用低成本FPGA實(shí)現(xiàn)Femtocell基帶架構(gòu)

1、用低成本FPGA實(shí)現(xiàn)Femtocell基帶架構(gòu)    過(guò)去的25年里，F(xiàn)PGA在無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的開(kāi)發(fā)和部署中扮演了重要的角色。無(wú)線(xiàn)設(shè)備市場(chǎng)跨越了大批量FPGA生產(chǎn)與小批量ASIC生產(chǎn)之間的溝壑?；境闪藲v史的分界點(diǎn)，因?yàn)榛镜纳?jí)和大規(guī)模部署所需器件量可達(dá)數(shù)萬(wàn)乃至數(shù)十萬(wàn)(圖1)。 低成本毫微微蜂窩(Femtocell)的出現(xiàn)以及它們所具有的數(shù)百萬(wàn)單元的預(yù)期潛能使得外界觀(guān)察者可能得出這樣的結(jié)論，F(xiàn)PGA已最終在這一應(yīng)用領(lǐng)域得到了發(fā)展。本文主要分析Femtocell的架構(gòu)，闡明創(chuàng)新的FPGA結(jié)構(gòu)如何在新興的Femtocell中起到重要的作用。 Femtocel

2、l的架構(gòu) Femtocell是適合于家庭的小型基站，可支持單個(gè)家庭或少量用戶(hù)。人們正在構(gòu)想各種各樣的Femtocell部署方案，范圍覆蓋農(nóng)村、城市及郊區(qū)，這些基站仍被看作接入點(diǎn)基站(APBS)。Femtocell正在逐步成為無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)展的最終媒介，其原因如下：它們支持現(xiàn)有的3G手機(jī)；根據(jù)本地需求擴(kuò)展無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量；CAPEX成本轉(zhuǎn)移至消費(fèi)者；消費(fèi)者把他們的Femtocell與家中的有線(xiàn)(電纜或光纖)連接，解決了回傳瓶頸問(wèn)題。 圖1：Femtocel技術(shù)。用簡(jiǎn)化的定義，很顯然，F(xiàn)emtocell基站必須具有與傳統(tǒng)基站同樣水準(zhǔn)的功能特性。此外，家庭被認(rèn)為是Femtocell理想的部署場(chǎng)所，因?yàn)檫@

3、樣可以發(fā)揮出其增值特性，例如真正高質(zhì)量的語(yǔ)音、更快的數(shù)據(jù)和音樂(lè)下載中心，以及家庭內(nèi)部通信系統(tǒng)等。置于家中的基站還具有巨大的潛能，廣告商通過(guò)它可以向用戶(hù)家庭提供具有高度針對(duì)性的信息。所有這些因素都強(qiáng)調(diào)需要構(gòu)建靈活的Femtocell，特別是在最初的實(shí)施階段。 簡(jiǎn)化的Femtocell 家庭環(huán)境確實(shí)簡(jiǎn)化了Femtocell的一些特性需求，這為在器件級(jí)實(shí)現(xiàn)這些特性增加了一些選擇。首先，F(xiàn)emtocell只用于支持少量用戶(hù)，這大大減少了整個(gè)系統(tǒng)的處理需求；第二，它不像傳統(tǒng)基站需要支持快速行駛車(chē)輛上的終端用戶(hù)，F(xiàn)emtocell只需要支持居家范圍內(nèi)行走的用戶(hù)，這大大簡(jiǎn)化了用于尋找和支持他們的搜索算法。這

4、兩個(gè)主要差別使得僅用為數(shù)不多的幾個(gè)芯片就能實(shí)現(xiàn)一個(gè)Femtocell基站(見(jiàn)圖2)。 圖2：簡(jiǎn)化的Femtocell框圖。深入探討Femtocell 通過(guò)更深入地探討這一新的令人興奮的部署方案，可以迅速地揭示其復(fù)雜性，并了解為什么FPGA對(duì)其成功至關(guān)重要。首先要弄清楚的是，用戶(hù)采用的是哪種回傳技術(shù)(FTTx、Ethernet、ATM、DSL等)，以及這些回傳技術(shù)對(duì)Femtocell設(shè)計(jì)有何影響。第二，需要支持什么樣的空中接口？盡管這里所討論的主要是針對(duì)WCDMA/HSPA和CDMA/EV-DO，不過(guò)也需要考慮支持目前廣泛應(yīng)用的GSM技術(shù)。如果WiMax和Wi-Fi Femtocell設(shè)計(jì)獲得成

5、功，還需要支持這些標(biāo)準(zhǔn)嗎？同時(shí)，在家中安裝這種基站還存在一些需要解決的問(wèn)題，如安全性、訪(fǎng)問(wèn)控制、宏單元的沖突，遞交與分發(fā)。所有這些問(wèn)題都再次表明，需要構(gòu)建靈活的Femtocell架構(gòu)。 Femtocell的成本壓力 要在每個(gè)家庭普及這種Femtocell基站必然要面臨成本最小化的壓力。目標(biāo)價(jià)格為100200美元的Femtocell基站正處于論證中，這一價(jià)格區(qū)間遠(yuǎn)低于當(dāng)今具有完備特性的旗艦級(jí)FPGA的成本。 幸運(yùn)的是，這一相對(duì)較新的基站架構(gòu)出現(xiàn)之時(shí)，正是低成本FPGA普及程度得到迅速發(fā)展的階段，已經(jīng)占據(jù)整個(gè)市場(chǎng)的大約25%。FPGA供應(yīng)商已開(kāi)發(fā)出擁有嵌入式特性的低成本FPGA，例如DSP塊、嵌入式存儲(chǔ)器和高速SERDES，只需要高端FPGA的一小部分成本便可實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)基帶處理的性能需求。 傳統(tǒng)的DSP/FPGA處理 多年來(lái)在無(wú)線(xiàn)應(yīng)用方面，F(xiàn)PGA和DSP是協(xié)處理伙伴。隨著低成本、性能豐富的FPGA和專(zhuān)用于無(wú)線(xiàn)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的處理器的出現(xiàn)，對(duì)預(yù)期的大批量Femtocell應(yīng)用，這個(gè)協(xié)作關(guān)系仍然成立。這些經(jīng)過(guò)相應(yīng)簡(jiǎn)化的處理器可支持小型基站相應(yīng)比較少的功能需求，與高集成