讓基站為LTE規范的實施做好準備
加入技術交流群
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、均衡和循環前綴插入及移動功能。時域到頻域的轉換和反向轉換分別利用FFT和IFFT來實現。
通道估值和均衡可以離線執行，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行的復雜乘法，并且更適合于在FPGA上實現。
對于設計工程師來說，重要的是掌握DSP在實現高速系統性能的應用中不能通過簡單地嵌入專用乘法器來實現。更恰當地說，它是高性能乘法器、性能匹配邏輯結構和在先進FPGA中實現的路由架構的總的結果。
圖2所示的Stratix III DSP模塊是一個高性能硅架構，它所具有的重要的可編程能力將為許多應用提供最優化的處理。
每一個DSP模塊提供8個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，從而有效地滿足先進的無線電應用的嚴格要求。本文引用地址：http://www.104case.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個專用的乘法器，其中，Stratix III器件將提供多達768個18x18的專用乘法器，所提供的吞吐量高達500 GMAC，比現有的DSP要高一個數量級。
當處理采用了先進的多天線技術—如空時編碼(STC)、波束形成和MIMO方案—的基站時，FPGA和DSP之間在信號處理能力上如此重大的差異更加明顯。
在當前和將來的WiMAX和LTE無線電系統中，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鍵技術。例如，圖1所示為一個基站中所采用的多個發射和接收天線。
在這個基站中，符號處理功能要在執行MIMO解碼之前分別實現每一個天線流，從而產生單一的比特級數據流。當在DSP上實現的天線以串行方式執行操作時，符號級處理的復雜性會線性地增長。
例如，當采用兩個發射和兩個接收天線時，如果變換大小假設為2,048點，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實現時，基于多天線的實現可以非常有效地進行擴展。對于來自多個天線的數據，FPGA提供并行處理和時分多路復用技術
同一2x2天線FFT/IFFT配置可以利用不到5%的Altera Stratix III EP3SE260 FPGA的資源來實現。
多天線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的線性方程組的過程中，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進行處理，FPGA所具有的著名的Systolic陣列架構，通過開發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從數字信號處理器(DSP)卸載下來。
這樣做就極大地減少了OFDM基帶電路板上的元器件數量，把原來的多個DSP減少為兩或三顆并配合大約兩個FPGA。特別是像Stratix III這樣的高性能FPGA可以取代多個DSP。與此同時，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。
評論