利用FPGA协处理提升无线子系统性能

您可以显著提高无线系统中信号处理功能的性能。怎样提高呢？有效方法是利用FPGA结构的灵活性和目前受益于并行处理的FPGA架构中的嵌入式DSP模块。

常见于无线应用中这类处理包括有限冲激响应(FIR)滤波、快速傅里叶变换(FFT)、数字上下变频和前向误差校正(FEC)。Xilinx Virtex-4和Virtex-5架构提供多达512个并行嵌入式DSP乘法器，这些乘法器的工作频率高于500MHz，最高可提供256 GMAC的DSP性能。

将需要高速并行处理的工作卸载给FPGA，而将需要高速串行处理的工作留给处理器，这样即可在降低系统要求的同时优化整体系统的性价比。

子系统划分选择方案

FPGA可与DSP处理器一起使用，作为独立的预处理器(有时是后处理器)器件，或者作为协处理器。在预处理架构中，FPGA直接位于数据通路中负责信号预处理，预处理后的信号可以高效又经济地移交给DSP处理器进行速率较低的后续处理。

在协处理架构中，FPGA与DSP并列而置，后者将特定算法函数卸载给FPGA，以便实现比单独采用DSP处理器能达到的速度更高的处理速度。FPGA的处理结果传回DSP，或者送至其他器件进一步进行处理、传输或存储(图1)。

选择预处理、后处理还是协处理，常常取决于在处理器和FPGA之间移动数据所需的时序余量及其对整体延迟的影响。虽然协处理解决方案是设计人员最常考虑的拓扑结构(主要是因为DSP可以更直接地控制数据移交过程)，但这并不一定总是最佳的总体策略。

例如，最新的3G LTE规范将传输时间间隔(TTI)从HSDPA的2ms和WCDMA的10ms缩短到了1ms。这实质上是要求从接收器一直到MAC层输出之间的数据处理时间短于1,000?sec。

图1：FPGA 用作预处理器和协处理器的解决方案。