適合無線應(yīng)用的FPGA(07-100)

　　大量出現(xiàn)的無線應(yīng)用具有嚴(yán)格的功耗設(shè)計(jì)要求和低價(jià)格。除功耗和低價(jià)設(shè)計(jì)任務(wù)外，還有高數(shù)據(jù)率要求和符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dá)10Mbit/s峰值數(shù)據(jù)率。對于未來3GPP長期發(fā)展性能指標(biāo)，復(fù)雜信號處理技術(shù)(如MIMO-多輸入多輸出)以及新的無線電技術(shù)(如OFDMA-正交頻分多址)是實(shí)現(xiàn)吞吐量目標(biāo)超過100Mbit/s的關(guān)鍵。

　　其他的OFDM基寬帶無線系統(tǒng)，如WiMAX也得到發(fā)展，實(shí)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(guān)鍵，力圖采用微微和毫微微基站技術(shù)解決此問題。遠(yuǎn)程無線電頭是另1個(gè)出現(xiàn)的技術(shù)，能改善覆蓋范圍和降低成本和運(yùn)營費(fèi)用。研究預(yù)測到2011年每年飛蜂窩使用將達(dá)1900萬個(gè)。

　　設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

　　涌現(xiàn)出來的無線技術(shù)給OEM(原設(shè)備制造商)設(shè)計(jì)產(chǎn)品造成巨大的挑戰(zhàn)，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品不僅僅是可縮放和經(jīng)濟(jì)的，而且跨越多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(WiMAX，WCDMA，CDMA2000)也是靈活的和再使用的。這些不同的標(biāo)準(zhǔn)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(fèi)用幾千歐元。分析預(yù)測WiMAX CPE設(shè)備不久的將來會低于200歐元。因此，基礎(chǔ)硅必須具有低成本，大量生產(chǎn)的特性。

　　像微微基站和遠(yuǎn)程無線電關(guān)這樣的系統(tǒng)與宏和微基站相比具有相當(dāng)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(chǔ)硬件中對熱功率有嚴(yán)格的限制，通常不包含強(qiáng)力空氣流或冷卻風(fēng)扇。

　　靈活的性能

　　WiMAX是1個(gè)相當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)不可知或多協(xié)議基站方案是必須的，而在末端產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(chǔ)設(shè)施OEM和運(yùn)營商的成本和運(yùn)營費(fèi)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(chǔ)硬件平臺必須具有寬處理帶寬。另外，幾種先進(jìn)的信號處理技術(shù)和前端功能是計(jì)算密集的，需要每秒幾百萬MAC(聚和累加) 運(yùn)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(shí)現(xiàn)非常高級功能。FPGA所提供的性能提供給系統(tǒng)設(shè)計(jì)師所需的構(gòu)建單元，以滿足當(dāng)今低成本、功率敏感的應(yīng)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(shí)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(shí)現(xiàn)位級和符號級功能。