軟件無(wú)線(xiàn)電設計中ASIC、FPGA和DSP的選擇

　　ASIC、FPGA和DSP的應用領(lǐng)域呈現相互覆蓋的趨勢，使設計人員必須在軟件無(wú)線(xiàn)電結構設計中重新考慮器件選擇策略問(wèn)題。本文從可編程性、集成度、開(kāi)發(fā)周期、性能和功率五個(gè)方面論述了選擇ASIC、FPGA和DSP的重要準則。

　　軟件無(wú)線(xiàn)電(SDR)結構一直被認為是基站開(kāi)發(fā)的靈丹妙藥，而隨著(zhù)其適應新協(xié)議的能力不斷增強，軟件無(wú)線(xiàn)電結構已被一些設計人員視為在單個(gè)基礎架構設計中支持多種無(wú)線(xiàn)協(xié)議的重要解決方案。

　　直到最近，軟件無(wú)線(xiàn)電仍然只是大多數通信系統設計人員的規劃藍圖而已，但這一局面正迅速得到改觀(guān)。隨著(zhù)3G無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)的日趨臨近，設計人員又對在基礎架構設計中實(shí)現軟件無(wú)線(xiàn)電結構產(chǎn)生了濃厚的興趣。

　　實(shí)現軟件無(wú)線(xiàn)電

　　傳統的無(wú)線(xiàn)基礎架構設計可采用ASIC、DSP和FPGA器件的組合加以實(shí)現。在這些設計中，ASIC和FPGA通常負責處理高級編碼機制，如Reed Solomon編碼、Viterbi編碼及Rake接收機，而DSP則負責語(yǔ)音編碼及其他語(yǔ)音處理任務(wù)。

　　在由傳統的無(wú)線(xiàn)架構設計轉向軟件無(wú)線(xiàn)電設計的過(guò)程中，DSP、FPGA和ASIC之間的功能劃分也在發(fā)生變化。ASIC逐漸提供更多的可編程功能，而 DSP和FPGA則開(kāi)始具備ASIC的傳統處理功能，三者之間的界限正變得日益模糊。因此，當設計人員設計軟件無(wú)線(xiàn)電時(shí)，他們發(fā)現已很難劃分ASIC、 DSP和FPGA三者之間的功能界限。

　　現在設計人員必須耗費相當多的精力來(lái)權衡下面一些問(wèn)題：傳統上由ASIC實(shí)現的功能能否由FPGA或 DSP更好地加以實(shí)現？或者傳統上由DSP實(shí)現的功能是否由FPGA或ASIC實(shí)現更為合適？因此問(wèn)題的核心是如何制訂出正確的選擇準則并對每種處理方案進(jìn)行有效的評估。

　　準則選取

　　在選擇任何準則之前，有必要給出軟件無(wú)線(xiàn)電的精確定義。在底板各處，開(kāi)發(fā)人員可為軟件無(wú)線(xiàn)電結構的構成給出許多不同的定義，但本文將采用軟件無(wú)線(xiàn)電論壇(www.sdRForum.org)的方法，將軟件無(wú)線(xiàn)電定義為“在較大頻率范圍內，能對目前已有的以及將來(lái)會(huì )出現的諸多調制技術(shù)、寬帶及窄帶操作、通信安全功能(如跳頻)和信號波形等的標準要求進(jìn)行軟件控制的無(wú)線(xiàn)電”。

　　歷史上，采用單個(gè)空間接口標準設計的噴氣式飛機中已經(jīng)實(shí)現了數字無(wú)線(xiàn)系統，該設計在考慮成本的基礎上(見(jiàn)圖１)，使用了任意可編程器件對系統進(jìn)行評估。而在軟件無(wú)線(xiàn)電中，無(wú)線(xiàn)電的每個(gè)主要功能器件(包括射頻收發(fā)器)都具備在空中進(jìn)行重配置以支持多種空間接口標準的特性。

　　可重配置特性要求軟件無(wú)線(xiàn)電改變設計人員需要考慮的準則。由于純處理能力在當前的2G無(wú)線(xiàn)環(huán)境中占據主導地位，可編程功能也逐漸成為軟件無(wú)線(xiàn)電設計應用的焦點(diǎn)。

　　總之，當選擇ASIC、FPGA或DSP時(shí)，設計人員應當考慮以下5個(gè)重要的選擇準則。1. 可編程性：對于所有的目標空間接口標準，器件均能重新配置以執行所期望的功能。2. 集成度：在單個(gè)器件上集成多項功能，由此減小數字無(wú)線(xiàn)子系統的規格并降低硬件復雜度的能力。3. 開(kāi)發(fā)周期：開(kāi)發(fā)、實(shí)現及測試指定器件的數字無(wú)線(xiàn)功能的時(shí)間。4. 性能：器件在要求的時(shí)間內完成指定功能的能力。5. 功率：器件完成指定功能的功率利用率。

　　上述準則中的任何一條都會(huì )對設計人員選擇DSP、ASIC或FPGA產(chǎn)生直接影響。