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FPGA在软件无线电中有什么样的应用

消耗积分:1 | 格式:pdf | 大小:0.10 MB | 2020-07-07

李丽

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　　软件无线电（SDR）是带有可重配置硬件平台的无线设备。这些可重配置硬件平台能够被用于多种通信标准，并将在最终实现认知无线电（CR）的过程中发挥关键作用。与此同时，由于SDR具有更低的成本、更大的灵活性和更高的性能，它正迅速成为军事、公共安全和商业无线领域的事实标准。 SDR在商业领域日益流行的一个关键原因是它既能对多种波形执行基带处理，又能进行数字中频（IF）处理。中频处理将DSP的应用范围扩展到基带之外，超越天线进入RF领域。这种同时支持基带和中频处理的能力增加了系统灵活性，同时也减少了制造成本。通过引入高级基带处理技术，如自适应调制和编码、空时编码（STC）、波束成形和多入多出（MIMO）天线技术等，无线标准正在不断发展以支持更高的数据率。基带信号处理器件需要具有极大的处理带宽来支持这些技术使用的计算密集型算法。例如，美国军方的联合作战无线电系统（JTRS）定义了军事无线电支持的20 多种不同波形。其中一些复杂波形所要求的计算能力是几百个MIPS（在标准处理器上），如果采用FPGA来实现就需要几千个逻辑单元（LE）。

　　SDR基带处理常常同时需要处理器和FPGA。在这类应用中，处理器负责系统控制及配置功能，而FPGA实现计算密集型的信号处理数据路径和控制功能，以实现最小的系统延时。当必须从一种标准切换到另一种标准时，处理器能够在主要的软件部件之间动态切换，而FPGA可以根据需要完全重新配置，以实现特定标准的数据路径。 FPGA能够被用作与DSP和通用处理器接口的协处理器，从而提供更高的系统性能和更低的系统成本。拥有自由选择在哪里实现基带处理算法的权利为实现SDR算法增加了灵活性。基带组件还必须具有足够的灵活性，以便使SDR能够支持相同标准的增强版本以及完全不同的标准。可编程逻辑单元与一个软核处理器和IP模块组合在一起，可以提供远程现场升级功能。例如，通过Turbo编码器、Reed-Solomon编码器、符号交织器、符号映射器和逆FFT变换等IP功能，我们可以很容易重新配置FPGA，使其支持WCDMA/HSDPA（高速下行分组接入）或 802.16a标准的基带发射功能。

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