適合無線應用的FPGA(07-100)

　　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品的高性能和靈活性。

　　高數(shù)據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)設計產品造成巨大的挑戰(zhàn)，所設計的產品不僅僅是可縮放和經濟的，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)據率要求。為了支持高數(shù)據率，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。