適合無線應(yīng)用的FPGA(07-100)

　　位級處理

　　位級單元包括在發(fā)射端的隨機(jī)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(yīng)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(jī)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(fù)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(jié)合是現(xiàn)在和將來WiMAX系統(tǒng)具有較高數(shù)據(jù)率的關(guān)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(fù)用MIMO技術(shù)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(jié)構(gòu)，發(fā)揮FPGA平行性能，提供1個更經(jīng)濟(jì)的方案。

　　數(shù)字IF處理

　　數(shù)字IF擴(kuò)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(shù)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(fù)雜的濾波器結(jié)構(gòu)，包括FIR(有限脈沖響應(yīng))和CIC(級聯(lián)積分器—梳狀)濾波器。先進(jìn)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(jié)構(gòu)和規(guī)范是單信道IQ時分復(fù)用DUC和單信道IQ時分復(fù)用DDC(見圖3)。

　　應(yīng)用

　　呈現(xiàn)的無線應(yīng)用，如遠(yuǎn)程無線電頭、微微/毫微微基站、WiMAX CPE和SDR有各種各樣的要求，包括嚴(yán)格的功耗和低成本。低成本、低功率FPGA使這些大量、成本敏感涌現(xiàn)的無線應(yīng)用成為可能。例如，WiMAX微微基站中的DUC和DDC、DL和UL OFDMA引擎、CTC譯碼功能都可集成到中等規(guī)范的CycloneⅢ FPGA中，以低價格提供小于2W的功耗。隨著從未有過的功率、性能和成本結(jié)合，F(xiàn)PGA正在進(jìn)一步促使涌現(xiàn)大量高性能、低功耗、低成本應(yīng)用。