1、产品描述
UCRP4320平台以XILINX XCZU19EG SOC处理器为核心，搭配两片ADI ADRV9009射频集成芯片，可选配集成Jetson Xavier NX人工智能处理模块，应用于智能信号处理与生成。UCRP4320提供了瞬时带宽高达200MHz的4收4发射频通道。通过时钟参考方案以及外接的GPS同步，UCRP可以支持高性能的MIMO通信系统，提供了部署大规模的可靠分布式无线系统的可能。通过扩展选件，UCRP覆盖了从直流DC到6GHz的全频率范围，满足了sub 6G的5G频段需求。基于Matlab硬件驱动API和Xilinx FPGA HLS的开发框架，以及bhSDR软件系列产品，减少了软件开发的工作量和各种工业标准工具的使用。用户可以快速的进行原型机验证和可靠地部署各种SDR应用：如5G原型、相控阵雷达、频谱监测、通信数据链等。
主处理器：XILINX XCZU19EG 频率范围：75MHz~6GHz 带宽：200MHz@4T4R |
AI处理器：Jetson Xavier NX RFIC：2*ADRV9009 高速接口：40G SFP+、USB3.0、PCIe |
2、系统框图
3、指标特性
SOC主处理器：XCZU19EG |
RFIC处理器：2*ADRV9009 |
射频通路：4收4发 |
信号带宽：200MHz@4T4R |
支持频段：75MHz~6GHz |
发射频率误差：±1ppm |
发射功率（IF=40MHz，Scale = 0dBFs，ATT=0）： 13dBm@0.5~5GHz，7dBm@5~6GHz |
发射本振泄露（IF=40MHz，Scale=-12dBFs，ATT=10dB）：≤-44dBm |
发射镜像抑制（IF=40MHz，Scale=-12dBFs，ATT=10dB）：≤-60dBc |
发射杂散（IF=40MHz，Scale=-12dBFs，ATT=10dB）： ≤-60dBc |
相位噪声（IF=40MHz，Scale=-12dBFs，ATT=10dB 本振频率=3GHz）： -95dBc/Hz@1kHz -101 dBc/Hz@10kHz |
接收本振抑制（输入信号频率为LO+40MHz，输入功率=-20dBm）：≤-60dBc |
接收镜像抑制（输入信号频率为LO+40MHz，输入功率=-20dBm）：≤-65dBc |
接收杂散（输入信号频率为LO+40MHz，输入功率=-20dBm）：≤-60dBc |
接收通道隔离度（RX1-RX2、RX1-RX3/RX1-RX4）：≥57dB，≥60dB |
收发隔离度（TX1-RX1~4）：≥70dB |
灵敏度：0.8% |
EVM：-85dBm(BW=20MHz) |
高速ADC：16bit，采样率可配置 |
高速DAC：16bit，采样率可配置 |
数据接口： 1*USB3.0（SOC）、1*USB3.0（GPU） 1*GPS、1*HDMI（GPU）、1*PCIeX4 1*千兆网、4*10G SFP+、12*GPIO、1*TF卡 |
存储空间： PS侧DDR4 2*SDRAM共4GB PL侧DDR4 2*SDRAM共4GB |
4、整机功能指标
项目 |
功能描述 |
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通道数量 |
4路接收，4路发送，支持多通道相位同步功能 |
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工作模式 |
TDD模式（4T4R）或FDD模式（2T2R） |
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通信带宽 |
最大接收带宽200M 最大可调谐发射合成带宽450M 最大信号发射带宽200M |
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本振配置频率范围 |
75M-6GHz |
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外参考 |
支持外部参考时钟输入 |
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增益控制 |
支持AGC和MGC RX增益控制范围：0dB ~ 30dB，步进0.5dB TX衰减控制范围：0dB ~ 41.95dB，步进0.05dB |
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信号采集 |
支持1-4任意通道数据采集上传（需搭配前传卡并配合bhSDR Studio软件） |
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接收采样率 |
支持动态采样率配置 245.76Mhz及1 、2…32抽取和插值（DDC、DUC） |
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回放采样率 |
支持动态采样率配置 245.76Mhz及1 、2…32抽取和插值（DDC、DUC） |
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信号回放 |
支持1-4个任意通道数据回放（需搭配前传卡并配合bhSDR Studio软件） |
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信号源 |
支持产生单音、多音、AM、FM、BPSK、QPSK、QAM等多种信号并发送 搭配前传卡并配合bhSDR VSG软件 |
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频谱分析 |
支持简易频谱分析显示, 搭配前传卡并配合bhSDR Studio软件 |
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数据存储 |
支持1-4通道数据连续采集并存储；选配存储模块，或搭配前传卡数据存储 |
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通信仿真 |
支持bhSDR Matlab通信仿真，具备单音、典型波形收发案例 |
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协议栈 |
支持5G OAI协议栈 |
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AI信号处理功能 |
Jetson GPU模块选配 |
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数据通信 接口 |
光纤接口 |
4路SFP+10Gbps光纤接口 |
万兆网 |
4路支持（复用SFP+10Gbps光纤接口） |
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千兆网 |
一路10/100/1000Mbps自适应以太网接口 |
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USB |
一路USB3.0接口 |
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PCIE |
一路PCIE3.0接口（预留扩展） |
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5、功能特点
5.1、高精度4通道相位同步
UCRP4320共有四路接收与四路发射通道，经过同步校准后，通道间相位差可以控制在0.5度以内，满足雷达、MIMO通信以及频谱测量等场景。
5.2、可搭配BAC数据加速卡
UCRP4320提供了4个SFP+的光纤传输接口，可以工作在10Gbps、2*10Gbps、40Gbps三种模式下，搭配基于高性能FPGA处理器的BAC数据加速卡，可以将高并发、大带宽、大算力的处理任务，由FPGA进行预处理或协处理，从而降低链路时延并减少通用处理器的消耗。这类典型的任务如数据压缩、加密与数据监测、算法预处理、大规模计算等。
5.3、高速交互接口
UCRP4320平台提供4个独立或单独使用的10G SFP+光口，可支持4路200MHz带宽原始数据同时收发。另外，也可以选择千兆以太网口，在主处理器或GPU侧均提供一个USB3.0接口，或PCIe2.0X4接口，以多种方式与主机互联。
在选用GPU模块的前提下，UCRP4320还提供HDMI高清多媒体接口，用户可以连接显示器与设备进行可视化交互与操作。
5.4、搭配AI处理单元
UCRP4320平台搭载NVIDIA Jetson Xavier NX核心板模块，AI性能最高达21TOPS（15W功耗）； GPU方面包括384个CUDA核心，48个Tenseor Core；CPU方面包括6个NVIDIA Carmel ARM V8.2 64位核心，6MB L2+4MB L3；包括8GB 128-bit LPDDR4，以及16GB eMMC。
板载的NX支持所有通用的AI框架，将SDR系统与GPU相结合，基于人工智能技术对信号进行分析处理，解决无线电频率管制、侦察、对抗中的弱信号、多模式、调制识别以及个体识别、信号智能处理技术。
5.5、丰富的主处理器及硬件资源
UCRP4320平台以XILINX ZYNQ UltraScale+系列的XCZU19EG处理器为核心，搭配AI模组，包含丰富的硬件资源：
- System Logic Cells：1143K，BlockRam：34.6Mb，UltraRam：36Mb，DSP Slices：1968
- 四核ARM Cortex-A53处理器，主频1.5GHz；双核ARM Cortex-R5处理器，主频600MHz
- 片上GPU Mali-400 MP2，最高667MHz
- PS与PL侧各4GB DDR4内存
- PL侧1路触发输入，1路触发输出，12路GPIO
- AI侧1路HDMI 3.0接口
- PL侧4路10G SFP+光接口，1路PICeX4接口
- 2路USB3.0接口（MPSOC与AI各1路）
- 1路10/100/1000M以太网接口（MPSOC与AI共用）
- 1路GPS接口
- 1路USB2.0调试接口（可用于MPSOC或AI）
5.6、支持各类软件包
UCRP4320平台提供四通道射频记录、回放，以及频谱观测软件工具bhSDR Studio；支持bhSDR Matlab直接连接进行无线系统仿真；支持多通道同步校准与补偿工具包；面向5G领域，基于OAI协议栈提供基站（含CU+DU）、一体化核心网及UE软件套件。
6、应用领域
7、 bhSDR系列硬件选型表
产品系列 |
USRP4120 |
UCRP4320 |
USRP6330 |
USRP7440 |
|
板载处理器 |
ZC7020 |
ZU19EG |
ZU15EG |
XCZU47DR |
|
射频收发器 |
AD9361 |
2*ADRV9009 |
2*ADRV9026 |
XCZU47DR |
|
射频带宽 （Hz） |
接收 |
200K~56M |
200M |
200M |
2G |
发射 |
200K~56M |
450M |
450M |
6G |
|
射频通路 |
接收 |
2 |
4 |
8 |
8 |
发射 |
2 |
4 |
8 |
8 |
|
主机接口 |
PCIe电缆 |
● |
|||
USB3.0 |
● |
●(2) |
● |
||
1G以太网 |
● |
● |
● |
● |
|
10G SFP+ |
●(4) |
● |
|||
40G QSFP |
● |
●(2) |
|||
100G QSFP |
|||||
外设接口 |
GPIO |
●(12) |
●(12) |
||
GPSBD |
○ |
○ |
○ |
||
GPU |
○ |
||||
TF卡 |
● |
● |
● |
||
TRIG IN |
● |
● |
|||
TRIG OUT |
● |
● |
|||
REFIN |
● |
● |
|||
REFOUT |
● |
||||
HDMI |
○ |
||||
UART |
● |
● |
● |
● |
|
注：○ 表示选配
bhSDR系列产品不仅提供通用化的硬件平台，还提供系列软件产品：
● bhSDR Studio：用于软件无线电系统调测以及射频直采和回放、观测
● bhSDR VSG：矢量信号源生成软件，可替代大部分中低端信号源功能
● bhSDR Driver：提供开源的bhSDR通信与控制接口，用户可进行二次开发
● bhSDR Matlab：连接bhSDR系列硬件与Matlab软件进行直观实时仿真
● bhSDR Ai：提供了基于AI的信号处理框架与软件
同时，面向5G、6G、雷达、卫星通道、毫米波通信、高清图传等领域，bhSDR也提供完整的软件解决方案，以加速用户产品的快速成型。
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