讓基站為L(cháng)TE規范的實(shí)施做好準備
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符號級處理
在OFDMA系統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(dòng)功能。時(shí)域到頻域的轉換和反向轉換分別利用FFT和IFFT來(lái)實(shí)現。
通道估值和均衡可以離線(xiàn)執行，并且涉及更適合于DSP的更多控制導向的算法。相反，FFT和IFFT函數是常規的數據路徑函數，涉及以非常高速度進(jìn)行的復雜乘法，并且更適合于在FPGA上實(shí)現。
對于設計工程師來(lái)說(shuō)，重要的是掌握DSP在實(shí)現高速系統性能的應用中不能通過(guò)簡(jiǎn)單地嵌入專(zhuān)用乘法器來(lái)實(shí)現。更恰當地說(shuō)，它是高性能乘法器、性能匹配邏輯結構和在先進(jìn)FPGA中實(shí)現的路由架構的總的結果。
圖2所示的Stratix III DSP模塊是一個(gè)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(gè)DSP模塊提供8個(gè)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。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(mǎn)足先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)電應用的嚴格要求。本文引用地址：http://dyxdggzs.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(gè)專(zhuān)用的乘法器，其中，Stratix III器件將提供多達768個(gè)18x18的專(zhuān)用乘法器，所提供的吞吐量高達500 GMAC，比現有的DSP要高一個(gè)數量級。
當處理采用了先進(jìn)的多天線(xiàn)技術(shù)—如空時(shí)編碼(STC)、波束形成和MIMO方案—的基站時(shí)，FPGA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(lái)的WiMAX和LTE無(wú)線(xiàn)電系統中，OFDM與MIMO相結合被廣泛認為是使更高數據率傳輸成為可能的關(guān)鍵技術(shù)。例如，圖1所示為一個(gè)基站中所采用的多個(gè)發(fā)射和接收天線(xiàn)。
在這個(gè)基站中，符號處理功能要在執行MIMO解碼之前分別實(shí)現每一個(gè)天線(xiàn)流，從而產(chǎn)生單一的比特級數據流。當在DSP上實(shí)現的天線(xiàn)以串行方式執行操作時(shí)，符號級處理的復雜性會(huì )線(xiàn)性地增長(cháng)。
例如，當采用兩個(gè)發(fā)射和兩個(gè)接收天線(xiàn)時(shí)，如果變換大小假設為2,048點(diǎn)，FFT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(shí)現時(shí)，基于多天線(xiàn)的實(shí)現可以非常有效地進(jìn)行擴展。對于來(lái)自多個(gè)天線(xiàn)的數據，FPGA提供并行處理和時(shí)分多路復用技術(shù)
同一2x2天線(xiàn)FFT/IFFT配置可以利用不到5%的Altera Stratix III EP3SE260 FPGA的資源來(lái)實(shí)現。
多天線(xiàn)方案提供更高的數據率、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(shù)還需要密集的計算能力，涉及逆矩陣運算和矩陣乘法運算。
在求解這些系統中常見(jiàn)的線(xiàn)性方程組的過(guò)程中，Cholesky分解、QR分解和單數值分解函數特別有用。
雖然這些函數快速耗盡DSP的運算能力，但是，它們非常適合于采用FPGA進(jìn)行處理，FPGA所具有的著(zhù)名的Systolic陣列架構，通過(guò)開(kāi)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可以被用于執行這些和其它的OFDM運算，從而把繁重的運算任務(wù)從數字信號處理器(DSP)卸載下來(lái)。
這樣做就極大地減少了OFDM基帶電路板上的元器件數量，把原來(lái)的多個(gè)DSP減少為兩或三顆并配合大約兩個(gè)FPGA。特別是像Stratix III這樣的高性能FPGA可以取代多個(gè)DSP。與此同時(shí)，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(jìn)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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