除了语音衔接之外，数字蜂窝无线网络(如GSM和增强的GSM-EDGE)现在可以供给更高的数据传输速率，理论上可到达384kbps的约束。第三代移动网络(如CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA)现在正在全球范围内布置。这些体系供给视频流媒体，互联网阅读等事务服务，运用称为高速分组接入(HSPA)的技能，在理论上可以供给下行速率高达14.4Mbps。
未来基础设施的开展(泛称为4G体系)专心于以很低的本钱供给更高的速度和更强的功用。在这一开展的前沿有两种技能： 3GPP LTE用于蜂窝/移动技能(一般简写为LTE)，以及针对宽带无线接入的WiMAX。 WiMAX现已赢得了前期进入商场的支撑，但一些周游和基站之间的切换问题仍然存在。首要的蜂窝网络运营商支撑LTE，将其作为未来的挑选技能。这两个4G规范运用根据OFDM(正交频分调制)的通用空中接口规范以及MIMO天线网络。这些先进的技能可以使信号从更高的噪声阈值中康复出来。
这些杂乱且有时相互竞赛的技能的共存，要求设备可以支撑多种空中接口规范，并需求进行更杂乱的基带处理。一同，这些体系有必要供给满意的灵敏性，以习惯开展规划，满意未来所需的添加带宽的要求。为满意人们对绿色环保要求，这些设备还要求有更低的功率预算。
在第二代基站体系中，宏基站一般坐落天线的下面，RF功率扩大器紧靠基带和前置扩大器。该体系的一个开展趋势是用于分布式基站。在这些体系中，基带处理独立于射频功率部分。从架构上讲，从宏基站移动到分布式基站体系(图1)，可以大大下降体系本钱。此外，宏基站与天线的间隔有必要在150米之内，由于在电缆中会有50％的RF功率丢失。这些设备更新和保护的本钱很高，更好的解决办法是选用分布式长途无线网络，基带部分相距很远，带有射频功率扩大器的长途射频单元(RRU)可直接安装在天线杆上。经过光纤和规范接口如通用公共无线接口(CPRI)或开放式基站架构方案(OBSAI)，RRU单元可以链接到基带。
无线基础设施中的FPGA
可编程技能的特点是可以跟从基站规划的演进，由于一般规划在规范被彻底同意之前就开端了。基站需求很多的ASIC器材，FPGA一般被用作接口和粘合逻辑：可以快速批改规划过错，或支撑专门的DSP器材的功用。跟着无线规范的演化，基站的杂乱性也相应大大添加。FPGA也在不断发生改变，其功用和逻辑密度大大添加。工程师开端将FPGA用于更杂乱的功用，例如数字下变频(DDC)和数字上变频(DUC)。针对在基站规划中的这些功用，FPGA供给的灵敏性意味着现在FPGA成为规划进程中的重要元件。
LatticeECP3 FPGA具有许多特性，如多个嵌入式DSP块、嵌入式存储器和SERDES功用。这些功用与无线体系的不断开展的需求严密相关，因而它们得到了规划工程师的选用。FPGA的灵敏性使工程师能快速修正规划，而不用等候运用另一个ASIC从头规划电路板，然后加速产品的上市时刻。
长途无线单元/头
RRU功用包含一个具有数字信号处理功用的收发器卡、射频转化、功率扩大器、双工器和低噪声扩大器(LNA)的射频前端。收发器卡的规划往往是宽带的，在无线规范和作业频带之间有80~90％之间的元器材通用性。一个典型的单元如图2所示。
FPGA的可重构特性答应软件无线电(SDR)技能支撑多种无线规范，如WCDMA、WiMAX以及通用基带的LTE。关于MIMO天线体系，该单元有必要为每根天线供给一个发射器和接纳器对。
下一代网络将比现在布置的网络运转的频率高得多，一般会超越2GHz，此外还需供给更高的数据传输率。首要的RRU规划问题是功耗和射频功率扩大器的本钱。大信号峰值平均功率比(PAPR)要求功率扩大器传送的更大功率。尽管这种状况很少发生，但规划有必要完结这个功用，这将导致更高的本钱。射频晶体管在大功率时出现非线性，将形成信号失真和带外发射。大信号峰值平均功率比和4G体系非线性的一同影响，或许导致功率扩大器将只运转在其总输出功率的20~30％，整个功率只要10~15％。而GSM功率扩大器的运转可到达100％利用率和高达70％功率。关于这个问题的解决办法，是在终究的功率扩大器前预先处理这个信号。这种办法终究使得扩大的射频信号具有最佳的功用。在这一进程中可以运用两种办法：振幅因子缩小(CFR)和数字预失真(DPD)。
波峰因子缩小作业原理是智能地约束功率扩大器输入的最大波形振幅，因而发生峰值输出功率。这有效地下降了这个信号的PAPR，一同坚持所需信号的准确度和频谱特性。在低功耗或微型基站中，如WiMAX或Picocell，可以选用它而无需DPD。
另一方面，经过运用一种使输入信号失真的办法，DPD可以使功率扩大器线性化。这种办法考虑了功率扩大器的传输特性，因而使任何信号失真无效，这是功率扩大器的特性导致的。在射频输出功率大于1~2瓦的大功率体系中，它一般与CFR相结合。这些技能的运用特性和作用如图3所示。
在RRU中运用CFR 和 DPD技能，可以让体系工程师运用比选用其他技能更低本钱的功率扩大器。这两种办法都需求很多的DSP处理功用，以完结行必要的算法。最重要的是，它们还要求必定的可适性，由于它们需求习惯功率扩大器传输特性的任何改变，这种改变或许发生在温度和时刻改变的状况下。
RRU内长途无线处理器的合并是对这个问题的解决方案之一。传统上，ASIC被广泛用于蜂窝基站的规划，可是它们的规划周期长、固定本钱高且不灵敏，不适合仍在不断开展的商场。关于这个问题，分立的DSP处理器似乎是另一个解决方案，但剖析标明，在多种规范的基站完结方面，它们也有局限性。另一方面，具有嵌入式DSP单元、SerDes功用和软处理器的FPGA在一个可重构的芯片中供给一切的功用。这个器材便是莱迪思半导体公司的ECP3。对任何带有SERDES功用的FPGA器材而言，这个FPGA具有业界最低的功耗和价格。该系列产品供给恪守XAUI颤动规范的多协议3.2G SERDES、DDR1/2/3存储器接口、功用强大的DSP功用和高密度的片上存储器。与带有SERDES功用的FPGA比较，一切这些功用只需竞赛产品的一半功耗和一半价格。
不过，在挑选FPGA时有必要要仔细考虑，以满意体系的物理和功用参数要求。取得完结RRU的要害功用的IP核，对整个体系的解决方案而言至关重要。作为IP合作伙伴方案的一部分，莱迪思公司与具有丰厚蜂窝无线体系经历的Affarii公司一同致力于该项作业。LatticeECP3 FPGA 与Affarii的IP结合在一同，供给了一个灵敏的渠道，可以在FPGA架构中组合构建RRU所需的一切IP模块。
针对发送和接纳，RRU处理器的功用是多路复用和调制这个信号数据到射频载波。图4给出了莱迪思的IP和Affarii供给的IP。这些块用不同的色彩加以差异。
针对不同的详细运用，可以对CFR装备进行优化。最高载波装备的模仿可以决议准确的参数。在规划东西和文档供给了规范的体系装备，关于用户自己的运用，用户还可以创立自定义的装备，运用IP模型和有IP核的仿真环境。将CFR IP放置在LFE-70E FPGA中进行布局和布线，资源利用率如表1a所示。
经过针对功率扩大器的特性来确认DPD作业的装备是最好的办法。DPD核自身支撑确诊接口，以供给现场或测验源的数据剖析。运用这个东西，可以完结扩大器的非线性杂乱特性，因而可以针对DPD决议最好的装备。由于它丈量实时的扩大器参数，这个进程还可杰出显现在规划扩大器时所需作出的改善。表1b给出了将DPD放置在Lattice LFE-70EP中进行布局和布线所需的资源。
该Affarii IP不只包含了CFR和DPD功用，并且还有DUC、DDC和匹配引擎的功用，这是基站结构的重要组成部分。
由莱迪思供给的首要IP块是CPRI和OBSAI。这些是运用FPGA中带有的嵌入式SERDES功用的高速接口，衔接长途基带至RRU。以太网MAC供给监测和操控体系的功用。规划师也可以挑选运用LatticeMico32软微处理器用于RRH通用处理和操控，以削减元件的数量和节约本钱。用先进的存储器接口和通用I / O(GPIO)接口可以完结该体系。
本文小结
FPGA现在已开展成为高度集成的器材，可以包含嵌入式AS%&&&&&%类型的功用，供给增强的接口功用。软微处理器功用加上DSP处理器和嵌入式存储器，意味着在基站规划中运用的FPGA，将用一个可重构芯片供给功用核。可编程器材供给的长处将使产品可以更快地进入商场，灵敏地习惯新规范和不断开展的具有本钱效益的规范。
