软件无线电设计中ASIC、FPGA和DSP的选择

　　可编程性

　　DSP和FPGA可轻易地进行重配置，以实现软件无线电设计的各种功能。现有的通信ASIC虽然可以较低的成本提供更好的性能，但提供的可编程能力非常有限。

　　问题的关键是，在诸多的无线ASIC中是否有一种适合于特定要求的数字无线产品。在纯软件无线电结构中，显然没有一种ASIC具有这样的功能，但实际上也只有很少的数字无线设计需要这样高的灵活性。因此软件无线电产品开发的关键步骤就是确定系统每项功能所需的可编程特性，并确定现有的ASIC是否可以提供这项功能。

　　确定器件的处理功能可通过既支持W-CDMA也支持GSM的基站收发器结构来说明。由于W-CDMA采用了扩频通信技术，因此许多用户可共享一条射频(RF)信道。在上行链路1,920至1,980MHz之间和下行链路2,110至2,170 MHz之间，W-CDMA信号在每条信道中占据5MHz的带宽。

　　另一方面，在GSM系统的每条射频信道中，窄带TDMA技术一般只支持8个用户。在上行链路890至915MHz之间和下行链路935至960MHz之间，窄带TDMA的每条信道占据200kHz带宽。

　　为了在软件无线电结构中有效地兼顾上述标准间的差异，中频(IF)处理器的数字上行转换器和下行转换器都必须提供可编程的信道选择、滤波器配置和采样比调节。Intersil、Graychip和Analog Devices公司的新型多标准数字收发器ASIC均可提供许多可编程特性。

　　例如，Graychip的GC4016数字下行转换器可重配置为最大可用基带带宽为每信道2.25 MHz的4信道窄带下行转换器，也可重配置为最大可用基带带宽为9 MHz的单信道宽带下行转换器。此外，GC4016还将在每个信道中支持用户可编程的基带滤波器和重采样器，这使得该器件适用于指定结构的中频处理。

　　但如果要求这些器件在将来支持升级到尚未定义的4G无线结构，ASIC在数字无线设计中的适用度也将随之发生变化。例如在无线领域中，关于是否应在4G系统结构中采用正交频分多路复用(OFDM)技术还存在诸多分歧，很多设计人员认为OFDM在多径环境下具有较强的鲁棒性，并可兼容多种宽带标准，如局域多点分布式业务(LMDS)和多信道多点分布式业务(MMDS)。

　　然而，由于4G标准尚未定义，而且在该结构中任何ASIC信号处理器件的使用都将给未来的升级带来无法预料的风险，因此中频处理也必须使用FPGA或DSP器件。

　　随着信号处理越来越多的来自数字中频输入，4G结构中的处理算法也变得越来越专业化，这限制了单个ASIC器件满足所需可编程要求的能力。

　　在3G/GSM无线应用中，W-CDMA采用了由透平编码和卷积编码组合而成的纠错机制，由此满足所需的误码率(BER)性能要求。另一方面，GSM采用卷积编码和Fire编码的组合作为其纠错机制，因此定位于特定纠错算法的商用ASIC器件将不再适用于GSM平台，而FPGA或DSP实现则是一种更好的选择。

　　集成度

　　ASIC器件在软件无线电结构设计中的另一劣势是集成度。随着ASIC、DSP和FPGA开发技术的不断进步，在单个器件中集成的功能也急剧增加。但对于ASIC，灵活性将随集成度的增加而降低。

　　例如，充当数字收发器的ASIC芯片完全适用于多种空中接口标准，包括GSM、IS-136、CDMA2000和UMTS W-CDMA。如果在ASIC中添加了CDMA码片率处理器，那么该ASIC就不再适用于GSM和IS-136。如果在ASIC中添加一个支持QPSK、 8PSK和16QAM调制方案的调制器或解调器，就能使其成为实现CDMA高速数据速率(HDR)规范的有效解决方案，但不再适用于任何其他标准。

　　在这一级集成度上，多个ASIC器件需要支持多个空间接口标准，但这通常有些不切实际。

　　与ASIC器件相比，DSP或FPGA器件可轻松地集成多种数字无线功能，并且不会显著降低器件的灵活性。

　　在上例中，CDMA2000 HDR ASIC提供的大多数功能均能在Xilinx公司的XCV1000E上实现，如表1所示。这样的集成度通常导致这些产品与基于ASIC的器件相比，具有更小的整体波形因数以及更高的灵活性。