設(shè)計(jì)軟件無線電應(yīng)該如何選擇ASIC和FPGA及DSP

　　ASIC、FPGA和DSP的應(yīng)用領(lǐng)域呈現(xiàn)相互覆蓋的趨勢，使設(shè)計(jì)人員必須在軟件無線電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重新考慮器件選擇策略問題。本文從可編程性、集成度、開發(fā)周期、性能和功率五個方面論述了選擇ASIC、FPGA和DSP的重要準(zhǔn)則。軟件無線電（SDR）結(jié)構(gòu)一直被認(rèn)為是基站開發(fā)的靈丹妙藥，而隨著其適應(yīng)新協(xié)議的能力不斷增強(qiáng)，軟件無線電結(jié)構(gòu)已被一些設(shè)計(jì)人員視為在單個基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)中支持多種無線協(xié)議的重要解決方案。直到最近，軟件無線電仍然只是大多數(shù)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的規(guī)劃藍(lán)圖而已，但這一局面正迅速得到改觀。隨著3G無線業(yè)務(wù)的日趨臨近，設(shè)計(jì)人員又對在基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)軟件無線電結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了濃厚的興趣。實(shí)現(xiàn)軟件無線電傳統(tǒng)的無線基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)可采用ASIC、DSP和FPGA器件的組合加以實(shí)現(xiàn)。在這些設(shè)計(jì)中，ASIC和FPGA通常負(fù)責(zé)處理高級編碼機(jī)制，如Reed Solomon編碼、Viterbi編碼及Rake接收機(jī)，而DSP則負(fù)責(zé)語音編碼及其他語音處理任務(wù)。在由傳統(tǒng)的無線架構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向軟件無線電設(shè)計(jì)的過程中，DSP、FPGA和ASIC之間的功能劃分也在發(fā)生變化。ASIC逐漸提供更多的可編程功能，而DSP和FPGA則開始具備ASIC的傳統(tǒng)處理功能，三者之間的界限正變得日益模糊。因此，當(dāng)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)軟件無線電時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)已很難劃分ASIC、DSP和FPGA三者之間的功能界限。現(xiàn)在設(shè)計(jì)人員必須耗費(fèi)相當(dāng)多的精力來權(quán)衡下面一些問題：傳統(tǒng)上由ASIC實(shí)現(xiàn)的功能能否由FPGA或DSP更好地加以實(shí)現(xiàn)？或者傳統(tǒng)上由DSP實(shí)現(xiàn)的功能是否由FPGA或ASIC實(shí)現(xiàn)更為合適？因此問題的核心是如何制訂出正確的選擇準(zhǔn)則并對每種處理方案進(jìn)行有效的評估。

　　在選擇任何準(zhǔn)則之前，有必要給出軟件無線電的精確定義。在底板各處，開發(fā)人員可為軟件無線電結(jié)構(gòu)的構(gòu)成給出許多不同的定義，但本文將采用軟件無線電論壇（www.sdrforum.org）的方法，將軟件無線電定義為“在較大頻率范圍內(nèi)，能對目前已有的以及將來會出現(xiàn)的諸多調(diào)制技術(shù)、寬帶及窄帶操作、通信安全功能（如跳頻）和信號波形等的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行軟件控制的無線電”。歷史上，采用單個空間接口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的噴氣式飛機(jī)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字無線系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)在考慮成本的基礎(chǔ)上（見圖１），使用了任意可編程器件對系統(tǒng)進(jìn)行評估。而在軟件無線電中，無線電的每個主要功能器件（包括射頻收發(fā)器）都具備在空中進(jìn)行重配置以支持多種空間接口標(biāo)準(zhǔn)的特性。