求必須基于系統的吞吐量要求和產品成功所需要的長期成本考慮。隨著標準的穩定，最初針對基站設計靈活性的要求應該逐漸居于次要地位，與此同時，成本成為一個主要的成功因素。

選擇FPGA，就具備了一條向低成本的結構化ASIC技術轉移的無風險的路徑，從而大幅度降低成本。例如，Altera公司的HardCopy II技術提供一種無縫無風險的從Stratix III FPGA向成本大幅度降低的HardCopy II結構化ASIC轉移的路徑，與此同時，也提高了系統的性能并降低了功耗。

不斷進化的設計

全球的無線運營商目前正使用高速下行鏈路分組接入(HSDPA)，從而使通用移動通信系統(UMTS)系統的成功部署成為可能。UMTS向HSDPA的升級類似于增強數據率GSM演進(EDGE)，它被證明是向GSM網絡的一個有效升級。

HSDPA鎖定的是移動多媒體應用，并能夠實現縮短的延遲，在從基站到移動終端的下行鏈路上，峰值數據率高達14Mbps。通過增加一個新的高速下行鏈路，并與依賴于傳輸參數快速自適應的三個基本技術共享，就有可能做到這一點。那三個基本技術分別是：自適應調制和編碼(AMC)、快速混合自動重復請求(ARQ)和快速調度技術。

高速上行分組接入(HSUPA)不久將追隨HSDPA而步入實用，這兩種技術的組合被稱為高速分組接入(HSPA)。HSPA有望在21世紀頭十年剩余的時間內成為占優勢的移動數據傳輸技術。為了利用運營商在HSPA中的投資，標準組織正調查一系列增強標準，以創造被稱為HSPA+的“HSPA演變”標準。

HSPA演變標準是W-CDMA標準的合乎邏輯的發展，為向全新的3GPP LTE無線電平臺的發展提供了一種有效的轉換。LTE在下行鏈路上采用OFDM，目標是在2009年左右開始部署。

LTE利用最佳種類的無線電技術，以實現超越實際CDMA方法的性能水平。LTE系統將與2G和3G系統共存，類似于3G與2G系統在一體化網絡中的共存。同時，OFDM通信系統的設計持續取得更大的進展。OFDM是一種多載波調制方案，它把數據編碼到一個無線電頻率(RF)信號上。

與傳統的單載波調制方案不同，像幅度或頻率調制(AM/FM)利用一個無線電頻率一次僅僅發送一個信號。OFDM取而代之的是在專門計算的正交載波頻率上并發發送多個高速信號，結果，在噪聲和其它干擾期間，帶寬的使用效率更高，通信更為魯棒。

在下行鏈路上用于LTE的OFDMA非常適合于在高頻譜帶寬內實現高峰值數據率。W-CDMA無線電技術的效率與在5MHz的帶寬內傳輸具有大約10Mbps的峰值數據率的OFDM系統的效率大致相同。

然而，以較寬的無線電信道實現100Mbps范圍的峰值數據率會導致終端高度復雜并且以現有的技術是不切實際的。正是在這里OFDM提供了一種實際的實現優勢。

在上行鏈路，純OFDMA方法導致高信號峰值對平均比(PAR)，從而折衷電源效率和最終的電池壽命。因此，LTE利用一種稱為單載波頻分多址(SC-FDMA)的方法，它與OFDMA有一定的相似性，但是，比其它技術如IEEE 802.16e所使用的OFDMA方法有2到6dB PAR的優勢。

LTE的目標包括：

在20MHz的帶寬內具有最高100 Mbps的下行峰值數據率；

在20MHz的帶寬內具有最高50 Mbps的上行峰值數據率；

工作于TDD和FDD模式；

可調節帶寬最高為20 MHz，在學習階段，覆蓋1.25 MHz、2.5 MHz、5 MHz、10 MHz、15 MHz和20 MHz。1.6 MHz寬的信道被用于不成對的頻段，在那里TDD方法將被使用；

把HSPA第6版的頻譜效率提高兩到四個因子；

把延遲縮短為10ms；把用戶設備和基站之間的往返時間縮短到小于100ms；縮短從待機到激活的轉換時間；

LTE有望滿足未來十年的市場需求。在那段時間之后，運營商可能以LTE技術為基礎部署第四代(4G)網絡。目前，尚無針對4G的官方標準或正式定義，但是，初步研究的重點是能夠傳輸峰值速率為1Gbps的各種技術，這些技術完全基于IP協議，并支持不同類型的網絡—即4G到3G到WLAN等—之間的完全靈活的網絡移交。

期望下一個設計

從寬的視角來看，基站設計工程師必須提前進行一些關鍵的設計考慮。隨著他們進入LTE領域，他們應該意識到在無線電方面存在巨大的變化。作為向LTE轉移的一部分，W-CDMA信號調制將轉向OFDM調制，其特征是不同的。OFDM對于傳輸高吞吐量的數據更為魯棒，但是，與此同時，加強了基站的吞吐能力。

OFDM還改變了已調制信號的峰值對平均特性，該信號需要采用新的技術以實現峰值因數衰減(Crest Factor Reduction, CFR)。此外，對誤差向量幅度(EVM)存在更為嚴格的要求，因此，需要設計工程師特別注意的不僅僅是所使用的算法類型、而且包括實現該算法所采用的器件的類型。

在基帶方面，設計工程師必須考慮從W-CDMA轉向OFDM之后數據率不同的問題，因為所需要的吞吐量相當高。此外，雖然迄今為止WiMAX的用途一直是數據傳輸，尚未介入語音通信；但是，當語音被引入時，設計工程師必須做好準備；這類似于有線系統的情況，針對語音的服務質量(QoS)跟針對數據的服務質量是不同的。

因為精明能干的基站設計工程師承認LTE設計中所面臨的挑戰，他們將持續依賴于早期設計中已經體驗過的FPGA的靈活性，并將利用FPGA的更新進展來克服這些令人畏懼的任務。

FPGA和DSP之間的任務劃分策略取決于處理要求、系統帶寬以及系統配置和發射及接收天線的數量。圖1所示為在基于OFDMA的系統—如WiMAX或LTE—中一個針對基帶物理層(PHY)功能的典型DSP/FPGA任務劃分圖。

圖1：針對OFDMA系統的DSP/FPGA任務劃分圖。

通過合并先進的多天線技術，這樣一個系統所提供的吞吐量有望在75-100Mps之間。基帶PHY功能可以被清楚地分類為比特級處理和符號級處理功能。

本文下面部分將給出對這些功能的總的看法，并介紹如何利用FPGA補助DSP以實現比特級和符號級功能。

比特級處理

比特級模塊包括隨機化、前向糾錯(FEC)、交錯以及在發射方面映射到四相移鍵控(QPSK)和四幅度調制(QAM)的功能。

相應地，接收處理的比特級模塊是符號去映射、去交錯、FEC解碼和去隨機化。處理FEC解碼之外，所有的比特級功能都是比較簡單明了的并且計算強度不高。

例如，隨機化涉及把數據比特與簡單的偽隨機二進制序列發生器的輸出進行模-2加運算。雖然FPGA以固定的總線寬度提供比DSP更為靈活的比特處理能力，但是，低計算復雜性容許DSP管理這些功能。

相反，FEC解碼包括維特比解碼、透平卷積解碼、透平乘積解碼和LDPC解碼，它們的計算強度大，如果采用DSP來完成，就要消耗大量的帶寬。

FPGA被廣泛地用于卸載這些功能并把DSP解放出來以完成其它的功能。同一FPGA還可以被用于跟MAC層的接口，并實現某些低級MAC功能，如加密/解密和鑒權。例如，Altera的低成本Cyclone III FPGA就適合于這樣的DSP協處理功能。