banner.jpg)
相關專題：
大量出現(xiàn)的無線應用具有嚴格的功耗設計要求和低價格。除功耗和低價設計任務外，還有高數(shù)據(jù)率要求和符合行業(yè)標準。系統(tǒng)設計師也需要保證最后產(chǎn)品的高性能和靈活性。
高數(shù)據(jù)率正在推動無線蜂窩系統(tǒng)的發(fā)展，窄帶2G GSM IS-95系統(tǒng)和WCDM基3G和3.5G系統(tǒng)支持高達10Mbit/s峰值數(shù)據(jù)率。對于未來3GPP長期發(fā)展性能指標，復雜信號處理技術(如MIMO-多輸入多輸出)以及新的無線電技術(如OFDMA-正交頻分多址)是實現(xiàn)吞吐量目標超過100Mbit/s的關鍵。
其他的OFDM基寬帶無線系統(tǒng)，如WiMAX也得到發(fā)展，實現(xiàn)超過70Mbit/s傳輸速度。內(nèi)建覆蓋也是未來無線增長的關鍵，力圖采用微微和毫微微基站技術解決此問題。遠程無線電頭是另1個出現(xiàn)的技術，能改善覆蓋范圍和降低成本和運營費用。研究預測到2011年每年飛蜂窩使用將達1900萬個。
設計標準
涌現(xiàn)出來的無線技術給OEM(原設備制造商)設計產(chǎn)品造成巨大的挑戰(zhàn)，所設計的產(chǎn)品不僅僅是可縮放和經(jīng)濟的，而且跨越多個標準(WiMAX，WCDMA，CDMA2000)也是靈活的和再使用的。這些不同的標準最終促使選擇硬件平臺。
像微微基站這樣的系統(tǒng)明顯地需要較低的材料成本，通常為幾百歐元，而宏和微基站材料費用幾千歐元。分析預測WiMAX CPE設備不久的將來會低于200歐元。因此，基礎硅必須具有低成本，大量生產(chǎn)的特性。
像微微基站和遠程無線電關這樣的系統(tǒng)與宏和微基站相比具有相當小的占位面積，通常安裝在層脊或桿上。由于小形狀因數(shù)和重量要求，所以這些系統(tǒng)在基礎硬件中對熱功率有嚴格的限制，通常不包含強力空氣流或冷卻風扇。
靈活的性能
WiMAX是1個相當新的市場，現(xiàn)在處于初期開發(fā)和使用階段。同樣地，規(guī)定3GPPLTE。具有靈活性和可編程性的產(chǎn)品對于能使干擾固定并能提供標準不可知或多協(xié)議基站方案是必須的，而在末端產(chǎn)品設計中采用ASIC是不可能做到的。具有這種靈活性的系統(tǒng)顯著地降低無線基礎設施OEM和運營商的成本和運營費用。
WiMAX寬帶無線系統(tǒng)比W-CDMA和CDMA2000蜂窩系統(tǒng)有更高的吞吐量和數(shù)據(jù)率要求。為了支持高數(shù)據(jù)率，基礎硬件平臺必須具有寬處理帶寬。另外，幾種先進的信號處理技術和前端功能是計算密集的，需要每秒幾百萬MAC(聚和累加) 運算。軟件可編程DSP單元不具備針對這些性能要求的處理帶寬。
FPGA方案
FPGA提供大量存儲器、可編程邏輯密度和數(shù)字信號處理能力，能實現(xiàn)非常高級功能。FPGA所提供的性能提供給系統(tǒng)設計師所需的構建單元，以滿足當今低成本、功率敏感的應用。
Altera公司的CycloneⅢ FPGA具有大量乘法器陣列和并行處理能力，與現(xiàn)成DSP相比，它具有更高的性能和更低的成本。
可以用FPGA實現(xiàn)微微基站中各種功能(圖1)�；綪HY功能可大致地歸納為位級和符號級處理功能。下面概述這些功能和如何用FPGA實現(xiàn)位級和符號級功能。
位級處理
位級單元包括在發(fā)射端的隨機選擇、FEC(前向糾錯)、交織、到QPSK(正交相移鍵控)變換和QAM(正交幅度調(diào)制)。相應的接收處理位級單元是符號反變換、反交織、FEC譯碼和反隨機選擇。除FEC譯碼外的所有位級功能都是相對直接的、不是計算密集的。
在軟件可編程DSP器件上執(zhí)行FEC譯碼功能是計算密集的并耗散大量帶寬。FPGA廣泛用于脫載這些功能和解脫DSP帶寬來執(zhí)行其他功能(見圖2)。FPGA也可以用到MAC層的接口并完成一些較低的MAC功能。低成本、存儲器豐富的FPGA非常適合于執(zhí)行這種DSP協(xié)處理。
符號級處理
OFDMA系統(tǒng)中的符號級功能包括子信道選擇和解子信道選擇，信道判斷，均衡和循環(huán)前綴插入和分離功能，時間—頻率域和頻率—時間域變換分別用FET和IFFT實現(xiàn)。它們是通用的數(shù)據(jù)通路功能(涉及到非常高速的復乘法)，非常適合于用FPGA實現(xiàn)。CycloneⅢ FPGA中的豐富M9K存儲器單元和乘法器為DL和UL DFDMA引擎提供1個成本最佳實現(xiàn)方案。
OFDM-MIMO結合是現(xiàn)在和將來WiMAX系統(tǒng)具有較高數(shù)據(jù)率的關鍵因素。多天線方法提供各種好處，包括較高的數(shù)據(jù)率、陣列增益、分集增益和同信道干擾抑制。聚束和空間多路復用MIMO技術也是計算密集的，包括矩陣分解和乘法。
特別是，Cholesky分解、QR分解和奇數(shù)值分解函數(shù)在這些系統(tǒng)中解線性方程組是有用的。這些函數(shù)使DSP力不從心，但很適合于FPGA用著名的心縮式陣列結構，發(fā)揮FPGA平行性能，提供1個更經(jīng)濟的方案。
數(shù)字IF處理
數(shù)字IF擴展了DSP范圍，超出基帶到
RF域。這增加系統(tǒng)的靈活性，并降低了制造成本。此外，數(shù)字頻率變換比傳統(tǒng)的借助衰減和選擇的模擬技術有更大的靈活性和更高的性能。
類似于數(shù)字上變頻(DUC)，在接收端需要數(shù)字下變頻(DDC)把IF頻率降到基帶。DUC和DDC都采用復雜的濾波器結構，包括FIR(有限脈沖響應)和CIC(級聯(lián)積分器—梳狀)濾波器。先進的帶幾百個18×18乘法器的FPGA為并行處理多信道提供1個理想平臺。典型的WiMAX DUC和DDC結構和規(guī)范是單信道IQ時分復用DUC和單信道IQ時分復用DDC(見圖3)。
