Xilinx SD-FEC硬核在5G-NR通信系统中的应用

概述

本文主要描述如何应用Xilinx的SD-FEC集成块硬核资源，进行5G-NR 通信系统PDSCH和PUSCH信道编解码开发。主要从SD-FEC集成块硬核特性、配置流程和注意事项等进行说明。由于在实际项目开发过程中，涉及大量技术细节，在此文中将不展开详细讨论。

如何获取SD-FEC集成块硬核IP资料?

当你在学习或工作中，可能会使用Xilinx公司的Zynq UltraScale+ RFSoC系列芯片进行项目开发，在某些芯片型号中，自身带有SD-FEC硬核资源，具体查询方式，可在Xilinx官方网站检索DS889手册。

SD-FEC集成块硬核资料可在Xilinx网站下载，PG256便是该IP产品手册，如下图中所示。

也许细心的你，已经发现了上图中的论坛问答，有我本人的问答记录。这也将载入SD-FEC硬核应用史册，方便全球的5G工程师从中学得一些经验。基于这样的目的，我将这些零碎的心得体会，发布在我个人微信公众号上。

当我们从网站下载了IP手册后，需要结合实际需要进行阅读，并尝试进行开发。

众所周知，5G与4G的一大不同，就是信道编解码技术完全不同，以及可配置的子载波间隔有了更多选项，带宽得到大幅度提高，同时考虑应用到更多新型场景。

在进行开发时，虽然SD-FEC硬核已经集成到芯片中，但依然需要对应的IP license。这一点，也可通过在Xilinx官方网站申请获取。申请需要用户注册，如果您已购买相关的license，或者通过申请获取，需要注意将本地PC主机的MAC地址修改与IP license一致，校验通过方可使用。

SD-FEC IP 介绍

当你下载获得该IP的产品手册后，便可进行阅读，获取相关信息，进行相应的开发了。

事实上，当你第一次使用时，有一种懵懵哒的感觉，因为你不知道，怎样在短时间内很好的用起来。

Xilinx的PG256产品手册提供中英文版，看英文比较费力的朋友(不过笔者相信，作为《科学文化人》的读者，英文功底肯定不错)，可以尝试去读中文版，或者中英结合。

下面，重点针对IP的特性、应用等进行简单的说明。

上图中，包含了非常丰富的信息，当然你也可能说，每一个字我都认识，但是连起来我却一无所知。如果想深入了解，不妨在夜深人静的时候，找笔者交流一下学习心得。

看到这些特性，实质上你应该知道，该IP支撑支持LTE中的Turbo解码以及5G-NR中的LDPC编解码，当然还有更多应用。

本文比较关心LDPC编解码，因此，其余的配置和使用不在讨论之列。

我选取了关于LDPC编解码部分，贴出来，与大家一起讨论。

如果你想看懂上图中的叙述，建议先看看手册，以及5G-NR标准技术报告，了解LDPC码在5G标准中的应用情况。

字越少，事越大，并且也重要。

这里面涉及到端口的具体使用，因此，还是建议仔细看文档。

整个SD-FEC硬核的架构如下图所示。

上图中，包含的信息也是极为丰富，如果你用FPGA实现了该IP，我想年薪百万不是梦。

上图中给出了IP 的接口和数据流向，整个硬核的框架，十分清晰。重点在于这副牌在你手里，怎么去打。

如何应用SD-FEC进行LDPC编解码开发

当你拿到手册后，读完一遍，长舒一口气，说简单也简单，说不简单，也不简单。

在此，我只提醒两点，敲黑板：

只需要注意这两点，足够解决大部分问题，其他当然也很重要，限于篇幅，此处省略5千字。

接下来，我们打开Vivado设计环境，把SD-FEC调出来，看看是不是足够英俊潇洒。

建立一个新工程，选择RFSOC系列器件的芯片，在IP目录里找到Soft-Decision FEC。

接下来，你可以按照手册中的说明，一步步往下配置。比如，选择5G标准，LDPC Decode模式。

配置接口，这里我用Initialized，具体差异，自行体会。配置通道数，根据自己的喜好，萝卜青菜，各有所爱。

接下来，默认，不想去设置它。

接下来，是最后一项，假如你想使用例程进行开发，就勾选带处理器。如果你觉得例程不好用，想自己实战一次，施展自己的才华，那么就不勾选例程，自己动手，丰衣足食。

一顿猛操作后，我们把IP实例文件拷贝到工程中，接下来，就任由你发挥了。

当你幸幸苦苦写完代码，进行仿真验证，并且解决掉无数个bug后，你终于露出了甜美的笑容。

于是，你迫不及待地想上板调试，证明自己是一个王者，而不是青铜。

这里还是提醒一下，这个硬核的物理位置约束。如果你只是用了一个或两个硬核资源做LDPC编解码，Vivado会自动去布局，一般情况下，也能得到较好的时序效果。

但是，最怕的就是但是这一转折性语句。但是，Xilinx说了，如下总结。

具体位置怎么约束呢?Xilinx给出了一张表。

于是，你照着做了，跑出了完美的bit，就等上板见证奇迹的时刻。

是不是很简单，看到这里，你觉得不过如此嘛，值得你打这么多字，熬那么深的夜?

人穷怪屋基，人笨怪自己。

这里，在多说几句，关于CTRL和status端口。

对于LDPC解码，其CTRL如下：

对于LDPC编码，其CTRL如下：

端口用的好，可节约开发难度和开发周期。

对于status端口，作为输出端，还是有必要关注一下。

也许你会问：这端口描述在手册里有，你还啰嗦什么呢?

笔者担心你没看明白啊，万一没用好，你还得来找笔者交流，那我可要收费了。

俗话说，帮忙修改一行代码，10元;技术指导，一次50元。

知识有时候挺廉价的，有时候却也是救命的。

最终，详细设计就靠自己了，等你调试成功了，记得来报喜。

一分耕耘，一分收获。记得玩转FPGA，千万别从入门到放弃。

今天的SD-FEC技术分享到此结束了，欢迎大家留言，说说你的FPGA开发心得。

审核编辑：汤梓红