采用FPGA协处理的无线子系统

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

如图2所示，在运行速度为3.125Gbps的DSP上使用SRIO端口(使用8b/10b编码，Turbo解码功能需要200比特的额外开销)会造成230?sec的DSP到FPGA传输延迟(也就是说TTI时段中有将近四分之一仅用来传输数据)。加之其他可预见的延迟，为满足这些系统时序，当用户为50个时，所需的Turbo编解码器性能就是高达75.8Mbps。

图2：协处理数据传输延迟问题的 LTE 示例

来源：电子发烧友