一款国外的GPU+FPGA的SDR产品引发关注,该产品专为高性能无线信号处理应用打造。其由NVIDIA Jetson Orin NX16GB提供动力,集成宽带射频收发器、FPGA、ARM处理器,还与基于Python的框架及预安装的AirStack软件无缝兼容,部署过程得以简化,紧凑设计保障了在实验室和野外环境的可靠性。
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在信号处理领域,FPGA市场正面临挑战。尽管FPGA具备高度灵活性,能根据不同信号处理需求定制化编程,适合实时性要求高、算法复杂度低且逻辑需频繁调整的任务,如雷达信号处理、通信基站信号调制解调等,但如今其市场份额正被其他处理器蚕食。
以软件化雷达发展为例,不少公司或研究所开始用刀片服务器配合CPU进行信号处理工作,FPGA则更多承担信号预处理、采集、回放等CPU难以完成的任务。
GPU的崛起改变了信号处理格局。它最初用于图形处理,如今并行计算能力在信号处理领域大放异彩。现代GPU拥有数千核心,如NVIDIA的RTX系列GPU的CUDA核心,能并行执行大量计算任务,像快速傅里叶变换、卷积运算等算法借助GPU可在短时间内完成,极大提高信号处理效率。
GPU丰富的软件生态系统也是其优势。NVIDIA提供的CUDA编程框架方便开发者在GPU上编程,还有TensorFlow、PyTorch等开源深度学习框架支持GPU加速,降低了开发门槛。相比之下,FPGA开发需专门硬件描述语言,开发周期长且难度大。
大规模信号处理应用中,GPU成本效益更高。它可在通用计算机硬件平台使用,无需专门开发板和编程设备,且随着技术发展,价格下降性能提升。近年来,用GPU做信号处理的情况日益增多。
下面详细介绍这款GPU+FPGA的SDR产品。其整体外形是典型信号处理机模样,尺寸小于VPX/PXIE机箱。
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产品核心架构包含通用处理器NVIDIA® Jetson Orin™ NX 16GB、1024个NVIDIA® CUDA®核心及32个张量核心的安培GPU、8核Cortex® v8.2 64位的ARM®CPU等。在射频收发方面,频率从300M到6GHz,虽ADC采样率使信号带宽受限,但100MHz带宽能覆盖多数场景。FPGA采用A7-200T做信号采集、发射及简单预处理,复杂处理通过PCIE传至GPU,降低成本的同时保证了处理性能。