曩昔的25年里，FPGA在无线基础设施的开发和布置中扮演了重要的人物。无线设备商场跨过了大批量FPGA出产与小批量ASIC出产之间的沟壑。基站成了前史的分界点，由于基站的晋级和大规模布置所需器材量可达数万甚至数十万(图1)。
低本钱毫轻轻蜂窝(Femtocell)的呈现以及它们所具有的数百万单元的预期潜能使得外界观察者或许得出这样的定论，FPGA已终究在这一使用领域得到了开展。本文首要剖析Femtocell的架构，说明立异的FPGA结构如安在新式的Femtocell中起到重要的效果。
Femtocell的架构
Femtocell是适合于家庭的小型基站，可支撑单个家庭或少数用户。人们正在设想各式各样的Femtocell布置计划，规模掩盖乡村、城市及市郊，这些基站仍被看作接入点基站(APBS)。Femtocell正在逐渐成为无线基础设施扩展的终究前言，其原因如下：它们支撑现有的3G手机；依据本地需求扩展无线网络容量；CAPEX本钱转移至顾客；顾客把他们的Femtocell与家中的有线(电缆或光纤)衔接，处理了回传瓶颈问题。 
图1：Femtocel技能。
用简化的界说，很显然，Femtocell基站有必要具有与传统基站相同水准的功用特性。此外，家庭被认为是Femtocell抱负的布置场所，由于这样能够发挥出其增值特性，例如真实高质量的语音、更快的数据和音乐下载中心，以及家庭内部通讯体系等。置于家中的基站还具有巨大的潜能，广告商经过它能够向用户家庭供给具有高度针对性的信息。所有这些要素都着重需求构建灵敏的Femtocell，特别是在开始的施行阶段。
简化的Femtocell
家庭环境的确简化了Femtocell的一些特性需求，这为在器材级完成这些特性添加了一些挑选。首要，Femtocell只用于支撑少数用户，这大大削减了整个体系的处理需求；第二，它不像传统基站需求支撑快速行进车辆上的终端用户，Femtocell只需求支撑居家规模内行走的用户，这大大简化了用于寻觅和支撑他们的搜索算法。这两个首要不同使得仅用为数不多的几个芯片就能完成一个Femtocell基站(见图2)。 
图2：简化的Femtocell框图。
深化评论Femtocell
经过更深化地评论这一新的令人兴奋的布置计划，能够迅速地提醒其杂乱性，并了解为什么FPGA对其成功至关重要。首要要弄清楚的是，用户选用的是哪种回传技能(FTTx、Ethernet、ATM、DSL等)，以及这些回传技能对Femtocell规划有何影响。第二，需求支撑什么样的空中接口？虽然这儿所评论的首要是针对WCDMA/HSPA和CDMA/EV-DO，不过也需求考虑支撑现在广泛使用的GSM技能。假如WiMax和Wi-Fi Femtocell规划获得成功，还需求支撑这些标准吗？一起，在家中装置这种基站还存在一些需求处理的问题，如安全性、拜访操控、宏单元的抵触，递交与分发。所有这些问题都再次标明，需求构建灵敏的Femtocell架构。
Femtocell的本钱压力
要在每个家庭遍及这种Femtocell基站必定要面对本钱最小化的压力。方针价格为100~200美元的Femtocell基站正处于证明中，这一价格区间远低于当今具有齐备特性的旗舰级FPGA的本钱。
走运的是，这一相对较新的基站架构呈现之时，正是低本钱FPGA遍及程度得到迅速开展的阶段，现已占有整个商场的大约25%。FPGA供货商已开宣布具有嵌入式特性的低本钱FPGA，例如DSP块、嵌入式存储器和高速SERDES，只需求高端FPGA的一小部分本钱便可完成无线基带处理的功用需求。
传统的DSP/FPGA处理
多年来在无线使用方面，FPGA和DSP是协处理同伴。跟着低本钱、功用丰厚的FPGA和专用于无线使用开发的处理器的呈现，对预期的大批量Femtocell使用，这个协作关系依然建立。这些经过相应简化的处理器可支撑小型基站相应比较少的功用需求，与高集成度的处理器比较，这些处理器大大削减了本钱。表所示是处理器和FPGA之间的一些功用差异。 
处理器和FPGA之间的一些功用差异。
在构建传统无线基础设施时，表中所述的许多功用从FPGA和通讯处理器移到ASIC，这种做法连续了多年，在开始施行的时分没有ASIC是非常遍及的现象。预期Femtocell的前期布置将会遵从相同的前史途径。因而，前面所述的若干ASIC的功用将用低本钱FPGA或许专门的通讯处理器完成。
例如，基带码片率处理能够进行切割，以至于RAKE接纳机、RACH检测器、展频、加扰和通道加权/求和功用能够全部从处理器转移到用硬件来完成。此外，针对硬件加速，像turbo解码、调制和符号映射等码片率处理功用也是可选的。像LatticeECP2M系列FPGA器材使得这种根据硬件的处理计划在单片、高集成度、低本钱器材中得以完成，这使得供给具有嵌入式DSP、存储块和高速串行接口等多种传统的高端功用成为或许，而在价格方面，能够使体系规划者跟上Femtocell商场的价格改动。
基带完成实例：RAKE接纳机
在优化无线通讯信号接纳质量过程中，PAKE接纳机是一个很要害的要素，特别是当它与W-CDMA/UMTS相关时。在室外环境，有必要处理多径搅扰和衰减，RAKE中需求添加更多的耙指，经过更杂乱的Rx电路来确保通话质量。比较之下，关于Femtocell来说，居家环境中比较确认的移动性意味着能够简化掉这些需求。那么，在完成这些特性时在器材层面产生了多个挑选。能够考虑的多个架构选项之一是削减RAKE接纳机中所需耙指的数量，这样简化了规划，更重要的本钱会更低。关于在给定的Femtocell环境中，有关耙指数量的评论正在进行中，这进一步着重了灵敏、低本钱的硬件完成计划的重要性。
最大速率组合(MRC)是一个一般的RAKE接纳机完成计划，它聚集了来自不同途径的信号能量。这个信息用于决议应该分配给特定用户的耙指数量，并用于核算初始推迟或耙指偏移。每个耙指作为一个相关器，加权，乘以耙指输出，然后组合为MRC输出。MRC功用及其在FPGA中的完成计划如图3所示。 
图3：RAKE接纳机结构的实例。
可编程技能的优势
首要无线基础设施供货商很清楚AS%&&&&&%、单片ASSP和FPGA各自的长处。关于包含一些新式标准的使用，或许需求定制逻辑时，可编程性对规划者来说是必需的。可编程性协助体系规划人员规划出能够混合供货商的特别逻辑并能供给多区域处理计划的单个硬件渠道。
作为支撑干流无线手持设备的小型基站，Femtocell需求支撑3G及其它版别(HSDPA/自习惯天线/MUD/PA线性化)，以及4G技能。此外，Femtocell将添加一些可发挥居家环境优势的共同的增值特性，对世界上某些区域，其间一些特性是特定的，仍需做出界说。
当根据有线和无线网络的CPE会聚于相邻的Femtocell时，还应理解以太网在Femtocell回传中扮演了重要的人物。因而，挑选FPGA时的一个重要考虑是要具有片上嵌入式高速以太网接口。
最重要的是，运营商已宣称Femtocell要获得成功一定要满意特定的本钱方针。低本钱FPGA现在能供给Femtocell必需的SERDES、可编程逻辑和DSP功用，并能到达从前高端FPGA或ASSP/FPGA组合未能到达价格水平。这些低本钱的FPGA兼具DSP块、嵌入式存储器和SERDES等嵌入式特性与可编程逻辑，这些新式低本钱器材与专门的处理器相结合，对完成Femtocell来说是一个颇具吸引力的处理计划。
本文小结
跟着技能的开展，无线设备供货商依靠FPGA完成了多种功用。在这激动人心的开展过程中，Femtocell代表了又一个台阶，它也是无线技能革命的又一实例，在其开始的施行阶段充分利用了当今低本钱FPGA所供给的灵敏性。这些长处包含快速的产品上市时刻，在不修正硬件的情况下习惯标准的改动，灵敏完成各种特性并将多种功用集成到一块芯片上，一起其本钱仍支撑大批量、低本钱的施行。
