无线基站中的FPGA和DSP组合

降低成本的路径

对于OEM和服务供应商来讲，为了保持竞争力，最终产品的成本比灵活性更重要。在样机设计阶段选择正确的硬件平台，为生产制造提供无缝降低成本的路径，这会节省上百万工程成本。否则，需要重新设计系统。

系统结构的逻辑任务分配

控制、信号处理和数据通路运行构成无线基站中处理负载的主体。实现这些功能的最通用方法是采用微控制器(MCU)、FPGA和可编程DSP的组合。MCU控制系统、而FPGA和DSP控制数据流处理。DSP软件实现系统的轻载处理要求和定向控制任务。重载最好的实现方法是用FPGA，因为FPGA具有很强的并行处理能力。

组合的DSP和FPGA确保整个系统的灵活性，并提供重新可编程性以确定系统缺陷，而且支持不同的标准。DSP和FPGA之间的分配策略依赖于处理要求、系统带宽、系统配置、发射和接收天线数。图1示出OFDMA基系统(如WiMAX或LTE)中基带物理层(PHY)功能的典型DSP/FPGA分配。

包含先进的多天线技术，这类系统所提供的吞吐量可达到75~100MPS。基带PHY功能可大致分为位级(bit-level)处理和符号级(Symbol-level)处理功能。

位级处理

位级处理单元包括发射端的随机化、前向纠错(FEC)、到四相相移键控(QPSK)和正交调幅(QAM)功能的交织和变换。相应的接收处理位级单元包括符号解变换、解交织、FEC解码和解随机性。

除FEC译码外的所有位级功能都是相当简单的，而且计算不是密集的。例如，随机性包含数据位的模2加法(借助简单伪随机二进制时序产生器输出)。尽管FPGA比固定总线宽度的DSP能为位级处理提供更大的灵活性。但是，低计算复杂性允许DSP处理这些功能。相比，FEC译码包括Viterbi译码、Turbo卷积译码、Turbo乘积译码和LDPC译码是计算密集的，而且DSP处理时会消耗有效带宽。

FPGA广泛用于卸载这些功能。同样FPGA也可用到MAC层的接口，以实现一定的较低MAC功能(如加密/解密和鉴别)。

符号级处理

OFDMA中的符号级功能包括子信道化和解子信道化、信道判断、均衡和循环前缀插入以及消除功能。时间—频率变换和频率—时间变换，分别用于FFT和IFFT实现。

信道判断和均衡可以离线执行，这涉及更多有关控制算法，适合用DSP实现。相反，FFT和IFFT功能是规则的数据通路功能，这包括非常高速下的复杂乘法，适合于用FPGA实现。

来源：电子产品世界