讓基站為LTE規(guī)范的實施做好準備
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符號級處理
在OFDMA系統(tǒng)中的符號級功能包括：子通道化和去子通道化、通道估值、均衡和循環(huán)前綴插入及移動功能。時域到頻域的轉換和反向轉換分別利用FFT和IFFT來實現(xiàn)。
通道估值和均衡可以離線執(zhí)行，并且涉及更適合于DSP的更多控制導向的算法。相反，F(xiàn)FT和IFFT函數(shù)是常規(guī)的數(shù)據(jù)路徑函數(shù)，涉及以非常高速度進行的復雜乘法，并且更適合于在FPGA上實現(xiàn)。
對于設計工程師來說，重要的是掌握DSP在實現(xiàn)高速系統(tǒng)性能的應用中不能通過簡單地嵌入專用乘法器來實現(xiàn)。更恰當?shù)卣f，它是高性能乘法器、性能匹配邏輯結構和在先進FPGA中實現(xiàn)的路由架構的總的結果。
圖2所示的Stratix III DSP模塊是一個高性能硅架構，它所具有的重要的可編程能力將為許多應用提供最優(yōu)化的處理。
每一個DSP模塊提供8個18 x 18乘法器，以及寄存器、加法器、減法器、累加器和在典型的DSP算法中頻繁需要的總和單元函數(shù)。該DSP模塊完全支持可變比特寬度和不同的舌入及飽和模式，從而有效地滿足先進的無線電應用的嚴格要求。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/156785.htm
圖2：在FPGA中的嵌入式DSP模塊。
DSP處理器通常有最多8個專用的乘法器，其中，Stratix III器件將提供多達768個18x18的專用乘法器，所提供的吞吐量高達500 GMAC，比現(xiàn)有的DSP要高一個數(shù)量級。
當處理采用了先進的多天線技術—如空時編碼(STC)、波束形成和MIMO方案—的基站時，F(xiàn)PGA和DSP之間在信號處理能力上如此重大的差異更加明顯。
在當前和將來的WiMAX和LTE無線電系統(tǒng)中，OFDM與MIMO相結合被廣泛認為是使更高數(shù)據(jù)率傳輸成為可能的關鍵技術。例如，圖1所示為一個基站中所采用的多個發(fā)射和接收天線。
在這個基站中，符號處理功能要在執(zhí)行MIMO解碼之前分別實現(xiàn)每一個天線流，從而產(chǎn)生單一的比特級數(shù)據(jù)流。當在DSP上實現(xiàn)的天線以串行方式執(zhí)行操作時，符號級處理的復雜性會線性地增長。
例如，當采用兩個發(fā)射和兩個接收天線時，如果變換大小假設為2,048點，F(xiàn)FT和IFFT功能消耗大約40%的1GHz DSP的運算能力。
相比之下，當用FPGA實現(xiàn)時，基于多天線的實現(xiàn)可以非常有效地進行擴展。對于來自多個天線的數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA提供并行處理和時分多路復用技術
同一2x2天線FFT/IFFT配置可以利用不到5%的Altera Stratix III EP3SE260 FPGA的資源來實現(xiàn)。
多天線方案提供更高的數(shù)據(jù)率、陣列增益、分集增益和共道干擾抑制能力。波束形成和空間多路復用MIMO技術還需要密集的計算能力，涉及逆矩陣運算和矩陣乘法運算。
在求解這些系統(tǒng)中常見的線性方程組的過程中，Cholesky分解、QR分解和單數(shù)值分解函數(shù)特別有用。
雖然這些函數(shù)快速耗盡DSP的運算能力，但是，它們非常適合于采用FPGA進行處理，F(xiàn)PGA所具有的著名的Systolic陣列架構，通過開發(fā)FPGA的并行處理能力，提供一種更為具有成本效益的解決方案。FPGA可以被用于執(zhí)行這些和其它的OFDM運算，從而把繁重的運算任務從數(shù)字信號處理器(DSP)卸載下來。
這樣做就極大地減少了OFDM基帶電路板上的元器件數(shù)量，把原來的多個DSP減少為兩或三顆并配合大約兩個FPGA。特別是像Stratix III這樣的高性能FPGA可以取代多個DSP。與此同時，它們將以較低的成本和更小的功耗提供更多的DSP性能，并進一步縮小了所消耗的電路板空間，從而賦予設計工程師更大的平臺可擴展性。
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