確定WiMAX系統中基于FPGA加速器的軟硬件分工

　　實(shí)現WiMAX系統的主要挑戰

　　在實(shí)現WiMAX系統時(shí),面臨的最為嚴峻的挑戰大概是確定處理器應當執行哪些任務(wù)以及硬件或者更確切地說(shuō),基于FPGA的加速器應當執行哪些任務(wù)。確定這種硬件和軟件分工的關(guān)鍵是找到系統性能和處理要求以及產(chǎn)品上市速度之間的最佳平衡點(diǎn)。取決于實(shí)現這種折衷的方式,可以產(chǎn)生不同的用戶(hù)端設備和基站實(shí)現。

　　WiMAX用戶(hù)端設備必須采用一個(gè)處理器,并且借助硬件加速器,實(shí)現諸如循環(huán)冗余碼校驗（CRC）和加密/解密等比較低級的MAC功能。另一方面,基站則需要從比較低級的MAC加速器,升級為通過(guò)慢速通道/快速通道處理數據包。要在硬件中實(shí)現這個(gè)功能,基站的MAC層利用處理器（FPGA上的嵌入式處理器或外接處理器）實(shí)現了速度較慢的管理和控制功能,同時(shí)利用支持硬件加速的FPGA邏輯結構,實(shí)現了速度較快的數據通道功能。

　　MAC層實(shí)現的關(guān)鍵在于利用適當的隊列和調度機制,實(shí)現處理“三網(wǎng)融合”的語(yǔ)音、數據和視頻業(yè)務(wù)。雖然IEEE 802.16標準對此類(lèi)功能做出了明確規定,但是各種競爭性解決方案實(shí)現這種特性的具體方式卻各不相同,采用Xilinx的FPGA,設備制造商可以針對這個(gè)要求苛刻的系統設計領(lǐng)域,提供靈活的平臺,開(kāi)發(fā)、實(shí)現新的MAC層功能。

　　基于Xilinx的FPGA的MAC子系統可設計不同的WiMAX產(chǎn)品

　　最新推出的Virtex-4 FX平臺FPGA包含了一個(gè)短時(shí)延輔助處理器接口（APU）。通過(guò)這個(gè)接口,可以將自定義指令整合到軟件代碼中,再通過(guò)執行這些指令,改變邏輯結構,從而簡(jiǎn)化了硬件/軟件劃分過(guò)程。

　　Xilinx平臺FPGA還可以支持諸如高性能前向糾錯（FEC）等先進(jìn)的數字信號處理（DSP）功能,有助于實(shí)現高級功能和產(chǎn)品差異化。得益于Xilinx推出的包含在低成本W(wǎng)iMAX FEC包中的優(yōu)化Turbo Convolutional編解碼器,系統設計師可以快速部署這些高效率的FPGA核心,在WiMAX基帶芯片中實(shí)現靈活的FEC解決方案。

　　目前,Xilinx器件通常用于實(shí)現射頻卡中的高級DSP糾錯算法,以及振幅因素縮?。–FR）、數字預矯正（DPD）和數字上變頻器（DUC）和數字下變頻器（DDC）等應用。通過(guò)以數字化方式矯正功率放大器（PA）的特性,可以利用更加經(jīng)濟劃算的模擬射頻電路,從而節省大量元件成本,并大幅降低基站的總成本。

　　雖然關(guān)于WiMAX標準及其相對于傳統無(wú)線(xiàn)通信標準的優(yōu)越性的討論始終沸沸揚揚,但是,當前的發(fā)展趨勢表明,WiMAX標準非常適于在無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )上實(shí)現語(yǔ)音、數據和視頻業(yè)務(wù)。早在WiMAX標準化進(jìn)程的最初階段,Xilinx就積極參與其中。Xilinx已經(jīng)與許多客戶(hù)合作開(kāi)發(fā)了面向無(wú)線(xiàn)MAC層應用的加速式流量管理解決方案?？梢愿鶕靡?完成度身定制的實(shí)現。