摘要
GC6016 是 TI針對數(shù)字直放站應用而推出的一款數(shù)字中頻處理芯片。本文主要描述了 GC6016 的加載流程，初始化配置，數(shù)據(jù)采集配置，以及和上下游芯片的配合調(diào)試方法。
1、 概述
GC6016是TI針對數(shù)字直放站應用而推出的一款數(shù)字中頻處理芯片。與其同時推出的類似芯片還有GC5330。其中GC6016除了CFR和DPD外，具有GC5330的所有功能，包括DUC, TXequalizer, Bulk Up converter, RX equalizer, DDC, feAGC,beAGC, I/Q imbalance correction, DC offset cancellation. 其處理能力達到48個上下行通道，最大支持4個發(fā)射天線或者8個接收天線，支持靈活的小數(shù)倍率重采樣配置，支持多模配置。能夠很好的應用于各種 3GPP，3GPP2以及 MC-GSM等無線標準。
GC5330的應用結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖中可以看到，GC5330需要DSP配合才能實現(xiàn)完整功能。事實上，DSP不但完成DPD的算法處理，還完成芯片加載與配置功能。這些功能均通過 DSP向主控 CPU提供的 API函數(shù)實現(xiàn)。
圖 1. GC5330應用結(jié)構(gòu)圖
GC6016的應用架構(gòu)如下圖所示。從圖中可以看出，GC6016無需外掛 DSP，其不能支持DPD。CPU通過EMIF或者 SPI直接訪問 GC6016芯片。因此其所有配置與控制都需要在 CPU直接實現(xiàn)。因此配置流程以及芯片控制都需要用戶編程實現(xiàn)。
圖 2. GC6016應用架構(gòu)圖
本文的目的在于幫助用戶快速高效的配置與控制GC6016.
2、 GC6016功能介紹
GC6016支持目前主流的基站收發(fā)信機標準，包括：3GPP(LTE、WCDMA、TDSCDMA)、
3GPP2(CDMA2000)、MC-GSM、wimax 以及WiBRO(OFDMA)。
GC6016支持混模，典型混模型態(tài)比如 LTE+WCDMA，LTE+TDSCDMA。
GC6016支持最大48個載波處理，支持小數(shù)倍抽取、插值;
芯片最大速率支持 368M;
支持最大4路發(fā)射天線，8路接收天線;
支持接收FeAGC，BeAGC;
支持數(shù)據(jù)采集;
外部接口支持SPI(3 or 4 wire)或者 EMIF;
支持各節(jié)點增益調(diào)整，功率統(tǒng)計;
支持收發(fā)均衡;
與基帶FPGA、AD及DA之間支持多種速率和格式接口;
23x23mm，484-ball TE-PBGA封裝;
GC6016的功能框圖如下所示。
圖 3. GC6016功能框圖
3、 GC6016的上電配置流程
GC5330/6016的配置文件是擴展名為tgtcfg的文本文件，包含了GC運行以及業(yè)務支撐的全部信息。由于該芯片支持多種通訊標準，并且可以按照客戶需要靈活配置，因此針對不同的系統(tǒng)需求，該tgtcfg文件不同。該文件由TI根據(jù)客戶需求產(chǎn)生并提供給客戶。
系統(tǒng)上電之后，應該首先配置好單板，包括 CPU自身、電源、FPGA、時鐘、AD以及 DA等芯片(需要說明的是，一般需要等到系統(tǒng)全部配置完成之后才會打開發(fā)射同道)。
然后下載GC配置文件。配置文件一般會有超過 60000次的寄存器寫操作。如果使用 50M速率EMIF接口，耗時大概在幾十毫秒;如果采用 SPI接口，則耗時會增大，這一點系統(tǒng)設計時需要考慮。
配置下載完成之后，進入等待 PLL鎖定狀態(tài)。在該狀態(tài)下需要判斷寄存器 0是否為1，為 1表示復位成功。必須該狀態(tài)有效才可啟動下一步操作。
GC初始化狀態(tài)完成芯片使能。需要說明的是，GC的初始化需要用到外部的同步信號 syncA，該信號一般由FPGA提供，用于使能芯片配置寄存器，該 syncA信號也用于數(shù)據(jù)采集或者對芯片在線配置的使能。關于芯片初始化，TI提供相應的樣例供參考。典型情況下syncA信號的周期是5ms或者 10ms，脈寬是8個 BB時鐘周期，該信號在時序上需要和 BB_frame信號上升沿對齊。
圖 4. GC6016初始化流程圖
4、 GC6016的增益調(diào)整
GC6016提供各個節(jié)點的增益調(diào)節(jié)功能。
下行通道可調(diào)整增益的節(jié)點如下圖。對于發(fā)射通道，大部分情況下，調(diào)整 BB gain，sum gain, pre-CFR以及 post-CFR 4個節(jié)點就可滿足客戶需求。對于其他節(jié)點，如非必要，不建議調(diào)整。
圖 5. GC6016下行增益調(diào)節(jié)節(jié)點
上行通道可調(diào)整增益的節(jié)點如下圖。
圖 6. GC6016上行增益調(diào)節(jié)節(jié)點
各模塊的增益調(diào)節(jié)范圍及精度如下表所示。其中，BB_gain節(jié)點需要通過讀寫AI寄存器修改并同步，pre-CFR及 post-CFR節(jié)點修改后需要同步。
另外請注意，除了BBgain，pre_cfr_gain和post_cfr_gain可以精確調(diào)整增益外，其他幾個節(jié)點只支持 6dB步進調(diào)整。R2C為實數(shù)到復數(shù)的轉(zhuǎn)換，如果使能該模塊，則固定增益為-3dB。feAGC也可配置為固定增益模式，其增益精度和范圍由增益表以及配置確定。對于 PFIR，也可以通過修改系數(shù)調(diào)整增益。
Table 1. 表 1. GC6016內(nèi)部增益
5、 GC6016 capture buffer配置
GC6016支持各節(jié)點的數(shù)據(jù)采集。該功能可用于問題定位、GC6016監(jiān)控以及接收ADC同道的性能分析。數(shù)據(jù)采集功能的配置流程如下。需要說明的是，CB讀出來的數(shù)據(jù)一般是IQ交織的格式(某些特殊情況如實反饋模式下則為連續(xù)數(shù)據(jù))，每個數(shù)據(jù) 18bit。
圖 7. GC6016數(shù)據(jù)采集流程
6、 GC6016功率統(tǒng)計模塊配置
GC6016內(nèi)部有兩個功率統(tǒng)計模塊。一個是 BB power統(tǒng)計模塊，一個是IBPM模塊。BBpower模塊可以同時統(tǒng)計某 DDUC內(nèi)部 12個載波的功率，但是同一時刻只能統(tǒng)計一個 DDUC。IBPM包含 IBPM0、IBPM1及 IBPM2等3個子模塊，可以同時統(tǒng)計3個節(jié)點的功率。各IBPM子模塊還包括 hist功能，其信號來源和對應的IBPM子模塊一致，但是三個子模塊公用hist threshold。Hist功能主要用于信號估計, 每個 hist子模塊有兩個估計通道。
BBpower模塊的配置流程如下圖示。其中，interval time共計 9bit，單位為 64 BB samples。Integration time共計 13bit，單位為 4 bb samples。功率寄存器為AI寄存器。
圖 8. BBpower統(tǒng)計模塊配置流程圖
IBPM模塊的配置流程如下圖示。需要說明的是，如果配置某 IBPM模塊為RX通道功率統(tǒng)計，則在配置IBPM node的同時還需要選擇接收通道。
圖 9. IBPM配置流程圖
7、 GC6016 發(fā)送測試信號
GC6016可以發(fā)送測試信號用于系統(tǒng)調(diào)試定位或者發(fā)射通道性能測試。GC在 BB或者 DDUC內(nèi)部通過簡單的配置即可發(fā)射單音(常數(shù)配合nco)、lfsr及 ramp等測試信號，極大地方便調(diào)測以及問題定位。
BB side發(fā)射測試信號的流程如下圖所示。該testgen的位置在 BBgain之前，BB FIFO之后。如果需要disable該功能，只需將對應的testmode bit清 0即可。
需要注意，如果要在測試模式下修改信號幅度，則需要先退出測試模式，修改完測試信號幅度之后再次啟動測試模式。
圖 10. BB test gen啟動流程圖
DDUC side發(fā)射測試信號的流程如下圖所示。該testgen的位置在每個DDUC的 Farrow處。需要說明的是，該配置會導致 GC配置被修改，因此需要在 disable testgen之前將對應寄存器修改回原值。對于多載波系統(tǒng)，建議在summer mapping環(huán)節(jié)關掉多余載波，只保留單載波用于測試。
圖 11. FRW testgen 啟動流程圖
需要說明的是，如果通過BB或者DDUC發(fā)送單音，則需要考慮各級濾波器的影響。
GC也支持從BUC發(fā)送 test pattern測試和DAC的接口。也支持 BUC發(fā)送常數(shù)，然后調(diào)整 buc nco的模式發(fā)單音測試 DAC。
8、 GC6016頻點配置流程
用戶可能會修改載波頻點。該功能可通過如下流程實現(xiàn)。注意頻率控制字為48bit。
圖 12. GC6016頻點配置流程圖
用戶也可能會修改 nco的相位。相位的計算公式如下：phase(度)=360*value/65535. 每一個載波有對應的相位寄存器，寫入需要的相位值之后，再用對應的同步是能寄存器同步一下即可。
9、 總結(jié)
本文詳細說明了GC6016中用戶常用功能的配置流程。本文的一些內(nèi)容對于 GC5330的調(diào)試和定位也有所助益。作者希望本文能對用戶開發(fā)、調(diào)試 GC6016提供指導和幫助。
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