EDA/PLD中的FPGA将在4G系统中占重要地位

除了语音连接之外，数字蜂窝无线网络(如GSM和增强的GSM-EDGE)现在可以提供更高的数据传输速率，理论上可达到384kbps的限制。第三代移动网络(如CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA)目前正在全球范围内部署。这些系统提供视频流媒体，互联网浏览等业务服务，使用称为高速分组接入(HSPA)的技术，在理论上可以提供下行速率高达14.4Mbps。 　　未来基础设施的发展(泛称为4G系统)专注于以很低的成本提供更高的速度和更强的功能。在这一发展的前沿有两种技术： 3GPP LTE用于蜂窝/移动技术(通常简写为LTE)，以及针对宽带无线接入的WiMAX。 WiMAX已经赢得了早期进入市 在4G系统的发展中，FPGA（现场可编程门阵列）扮演着至关重要的角色，尤其是在电子设计自动化（EDA）和可编程逻辑器件（PLD）领域。4G系统的目标是提供更快的数据传输速度和更强的功能，以满足日益增长的移动通信需求。3G网络，如GSM、EDGE、CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA，已经为用户提供了视频流媒体和高速互联网浏览等服务，但4G技术如3GPP Long Term Evolution (LTE) 和WiMAX进一步提升了这些体验。 LTE和WiMAX是4G时代的两种关键技术。LTE被大多数主要的蜂窝网络运营商广泛采纳，而WiMAX虽然在早期市场中取得了一定的成功，但面临漫游和基站切换的挑战。这两种4G标准都采用了OFDM技术以及MIMO（多输入多输出）天线系统，以提高信号质量和数据传输速率，即使在高噪声环境下也能保证通信质量。 4G系统的需求推动了基站设计的变化。传统的宏基站架构正在向分布式基站转变，其中基带处理和射频功率部分分离。这种分布式基站架构降低了系统成本，减少了电缆中的RF功率损失，并简化了设备的维护。远程射频单元（RRU）直接安装在天线附近，通过光纤和标准接口如CPRI或OBSAI连接到基带处理部分。 在这个过程中，FPGA成为了关键组件。它们的可编程性使得设计者能够在标准尚未完全确定时就开始工作，同时FPGA还常被用作接口和粘合逻辑，以快速应对设计更改。随着基站复杂性的增加，FPGA的功能也在扩展，不仅用于接口，还承担起数字下变频（DDC）和数字上变频（DUC）等复杂任务。例如，LatticeECP3 FPGA因其内置的DSP块、嵌入式存储器和SERDES功能，成为无线系统设计的理想选择。 RRU单元中，FPGA的可重构性使其能够支持软件无线电（SDR）技术，适应多种无线标准，如WCDMA、WiMAX和LTE。对于MIMO系统，每个天线都需要一对发射器和接收器，FPGA能灵活地处理这些需求。然而，随着工作频率的提升和数据传输速率的增加，RRU设计面临着功耗和射频功率放大器成本的挑战。大信号PAPR可能导致功率放大器运行在非最佳状态，增加成本并可能引起信号失真。 FPGA在4G系统中的作用不可忽视，它为基站设计提供了必要的灵活性和快速响应能力，帮助实现高效、经济且环保的无线通信基础设施。随着技术的持续发展，FPGA将继续在5G及未来的移动通信系统中发挥重要作用。