類似于以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)（WLAN）技術規(guī)范,WiMAX無線網(wǎng)絡標準基于一種大幅降低企業(yè)網(wǎng)絡建設成本、提高網(wǎng)絡效率的網(wǎng)絡設備設計理念。WiMAX無線網(wǎng)絡面臨的最大挑戰(zhàn)是,將其技術優(yōu)勢拓展應用于范圍更加廣闊的公共網(wǎng)絡。
實現(xiàn)WiMAX系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)
在實現(xiàn)WiMAX系統(tǒng)時,面臨的最為嚴峻的挑戰(zhàn)大概是確定處理器應當執(zhí)行哪些任務以及硬件或者更確切地說,基于FPGA的加速器應當執(zhí)行哪些任務。確定這種硬件和軟件分工的關鍵是找到系統(tǒng)性能和處理要求以及產(chǎn)品上市速度之間的最佳平衡點。取決于實現(xiàn)這種折衷的方式,可以產(chǎn)生不同的用戶端設備和基站實現(xiàn)。
WiMAX用戶端設備必須采用一個處理器,并且借助硬件加速器,實現(xiàn)諸如循環(huán)冗余碼校驗（CRC）和加密/解密等比較低級的MAC功能。另一方面,基站則需要從比較低級的MAC加速器,升級為通過慢速通道/快速通道處理數(shù)據(jù)包。要在硬件中實現(xiàn)這個功能,基站的MAC層利用處理器（FPGA上的嵌入式處理器或外接處理器）實現(xiàn)了速度較慢的管理和控制功能,同時利用支持硬件加速的FPGA邏輯結構,實現(xiàn)了速度較快的數(shù)據(jù)通道功能。
MAC層實現(xiàn)的關鍵在于利用適當?shù)年犃泻驼{(diào)度機制,實現(xiàn)處理“三網(wǎng)融合”的語音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務。雖然IEEE 802.16標準對此類功能做出了明確規(guī)定,但是各種競爭性解決方案實現(xiàn)這種特性的具體方式卻各不相同,采用Xilinx的FPGA,設備制造商可以針對這個要求苛刻的系統(tǒng)設計領域,提供靈活的平臺,開發(fā)、實現(xiàn)新的MAC層功能。
基于Xilinx的FPGA的MAC子系統(tǒng)可設計不同的WiMAX產(chǎn)品
最新推出的Virtex-4 FX平臺FPGA包含了一個短時延輔助處理器接口（APU）。通過這個接口,可以將自定義指令整合到軟件代碼中,再通過執(zhí)行這些指令,改變邏輯結構,從而簡化了硬件/軟件劃分過程。
Xilinx平臺FPGA還可以支持諸如高性能前向糾錯（FEC）等先進的數(shù)字信號處理（DSP）功能,有助于實現(xiàn)高級功能和產(chǎn)品差異化。得益于Xilinx推出的包含在低成本W(wǎng)iMAX FEC包中的優(yōu)化Turbo Convolutional編解碼器,系統(tǒng)設計師可以快速部署這些高效率的FPGA核心,在WiMAX基帶芯片中實現(xiàn)靈活的FEC解決方案。
目前,Xilinx器件通常用于實現(xiàn)射頻卡中的高級DSP糾錯算法,以及振幅因素縮小（CFR）、數(shù)字預矯正（DPD）和數(shù)字上變頻器（DUC）和數(shù)字下變頻器（DDC）等應用。通過以數(shù)字化方式矯正功率放大器（PA）的特性,可以利用更加經(jīng)濟劃算的模擬射頻電路,從而節(jié)省大量元件成本,并大幅降低基站的總成本。
雖然關于WiMAX標準及其相對于傳統(tǒng)無線通信標準的優(yōu)越性的討論始終沸沸揚揚,但是,當前的發(fā)展趨勢表明,WiMAX標準非常適于在無線通信網(wǎng)絡上實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務。早在WiMAX標準化進程的最初階段,Xilinx就積極參與其中。Xilinx已經(jīng)與許多客戶合作開發(fā)了面向無線MAC層應用的加速式流量管理解決方案?？梢愿鶕?jù)應用要求,完成度身定制的實現(xiàn)。
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