利用FPGA簡(jiǎn)化3GPP-LTE基帶開(kāi)發(fā)

　　基帶處理信號通道是設計人員面臨的最大挑戰，但同時(shí)，它也為實(shí)現基站收發(fā)信臺的創(chuàng )新提供了絕佳機會(huì )。因此，目前其已然成為OEM廠(chǎng)商實(shí)現產(chǎn)品差異化的關(guān)鍵。隨著(zhù)人們逐步認識到，許多針對之前2G和3G系統的技術(shù)將無(wú)法滿(mǎn)足3GPP LTE，即第4代無(wú)線(xiàn)技術(shù)的性能和延遲要求，基帶架構設計領(lǐng)域的競爭也開(kāi)始愈演愈烈。

　　處理通道不僅需要比以往強大得多的處理能力，而且所有功能必須在更短的時(shí)間內完成。要想解決系統架構師所面臨的一系列挑戰，就要開(kāi)發(fā)一個(gè)系統，來(lái)滿(mǎn)足運營(yíng)商積極的投資和運營(yíng)成本削減目標。圖1顯示了基帶處理系統設計面臨的主要壓力。

F1: 不斷演進(jìn)的基帶處理需求帶來(lái)的挑戰

　　基于FPGA的解決方案可以滿(mǎn)足上述要求，同時(shí)還能避免常見(jiàn)的性能問(wèn)題和瓶頸。很多公司正在實(shí)施類(lèi)似計劃，如賽靈思最新推出的LTE上行鏈路通道解碼器和LTE下行鏈路通道編碼器LogiCORE，希望通過(guò)在單一IP解決方案中納入多種關(guān)鍵的Layer-1功能，來(lái)消除FPGA普及道路上的種種障礙。

　　硅技術(shù)的進(jìn)步是無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)能夠取得成功的關(guān)鍵，因為它可以將甚至更復雜的算法技巧從實(shí)驗室帶到實(shí)際產(chǎn)品中得以推廣。例如3G網(wǎng)絡(luò )中Turbo迭代碼糾錯技術(shù)，在10年內完成了從最初發(fā)現到商業(yè)化推廣的整個(gè)過(guò)程。創(chuàng )新步伐始終都在持續加快，最為引人注目的是通過(guò)各種MIMO天線(xiàn)技術(shù)將空間維度(spatial dimension)概念應用到無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )中。

　　但是，隨著(zhù)4G空中接口的出現，壓力不斷增加，以至于傳統的以DSP為中心的可編程通道卡架構難以應對。FPGA和DSP之間的傳統分割遭遇了性能瓶頸，這種制約的影響很大，因為二者之間需要傳輸的數據量非常大。

　　那么，我們如何才能消除類(lèi)似瓶頸？關(guān)鍵在于簡(jiǎn)化Layer-1系統架構，并消除芯片間所有不必要的數據傳輸。這樣的簡(jiǎn)化流程會(huì )引發(fā)一些與基于DSP的架構可擴展性有關(guān)的問(wèn)題。設計人員需要IP、軟件和技術(shù)支持等更強大的組合，來(lái)幫助他們完成向Layer-1系統架構的轉變，在這其中，多數功能都在可編程的硬件環(huán)境中實(shí)現而非DSP。