正當(dāng)無(wú)線運(yùn)營(yíng)商為提高盈利水平而爭(zhēng)先恐后向消費(fèi)者提供新業(yè)務(wù)、新設(shè)備，增加帶寬和業(yè)務(wù)方案之際，基礎(chǔ)設(shè)施企業(yè)也在競(jìng)相把構(gòu)成新一代無(wú)線通信基礎(chǔ)的 5G 設(shè)備投入實(shí)用。為將這種 5G 無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，近期被國(guó)家儀器收購(gòu)的 BEEcube 公司利用靈思 FPGA 和 Zynq-7000 All Programmable SoC 為 5G 設(shè)備制造商提供新的仿真系統(tǒng)和移動(dòng)手持終端仿真器。BEE7 及 nanoBEE 正在提升設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新力和生產(chǎn)力，這樣他們就能領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手把 5G 技術(shù)投放市場(chǎng)。
在詳細(xì)介紹 BEEcube 基于 FPGA 的新款產(chǎn)品之前，我們先簡(jiǎn)單介紹一下無(wú)線通信行業(yè)對(duì) 5G 市場(chǎng)的愿景和該市場(chǎng)面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。
5G 愿景
構(gòu)建無(wú)線行業(yè)未來(lái)的關(guān)鍵部分就是 5G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署。5G 的首要目標(biāo)旨在支持千倍容量增長(zhǎng)，支撐至少 1000 億臺(tái)設(shè)備的連接需求，為單個(gè)用戶提供 10Gbps 數(shù)據(jù)速率。此外，這些新網(wǎng)絡(luò)能夠在人、機(jī)器和設(shè)備之間提供大規(guī)模低時(shí)延連接。5G 網(wǎng)絡(luò)有望從 2020 年開始部署。通過(guò)演進(jìn) LTE 和 Wi-Fi 等現(xiàn)有無(wú)線射頻接入技術(shù)，并結(jié)合全新技術(shù)可打造出 5G 無(wú)線接入技術(shù)。
雖然業(yè)內(nèi)已設(shè)定 5G 的最終目標(biāo)，但究竟如何實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)是一個(gè)需要投入數(shù)十億美元才能解決的問(wèn)題。世界各地的眾多企業(yè)都正在開發(fā) 5G 基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備以及通過(guò) 5G 進(jìn)行通信的大量先進(jìn)設(shè)備。
5G 的詳細(xì)技術(shù)方案雖然尚未確定，但有幾件事是很明確的。未來(lái)的無(wú)線系統(tǒng)將利用通過(guò)大規(guī)模 MIMO 提供的空間分集，以及波束成形和相關(guān)技術(shù)，更高效地發(fā)揮現(xiàn)有帶寬的作用。新分配的頻譜將專門用于蜂窩通信，增大整體信道容量。通過(guò)載波聚合技術(shù)和新頻帶，將實(shí)現(xiàn)更高的用戶吞吐量。城市蜂窩站點(diǎn)的密度將增大，同時(shí)功耗要求將降低，給定區(qū)域的頻譜利用率也將顯著提高。核心網(wǎng)絡(luò)將增加云在數(shù)據(jù)和控制方面的用途。
由于 5G 標(biāo)準(zhǔn)尚未制定，如果企業(yè)能使用擁有海量 I/O 且計(jì)算功能強(qiáng)大的 FPGA 平臺(tái)來(lái)演示正常運(yùn)行的“無(wú)線”系統(tǒng)，將有助于讓其思路和規(guī)格為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織所采用。這些平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)快速原型設(shè)計(jì)，便于在現(xiàn)場(chǎng)使用真實(shí)數(shù)據(jù)測(cè)試算法并連續(xù)運(yùn)行數(shù)天或數(shù)周。
理想的無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施原型設(shè)計(jì)平臺(tái)
沒(méi)有單個(gè)平臺(tái)能夠滿足對(duì) 5G 原型設(shè)計(jì)的全部要求。但已經(jīng)能夠明確關(guān)鍵要求。
數(shù)據(jù)吞吐量提升 1，000 倍會(huì)給所有 5G 通信硬件帶來(lái)壓力。所有原型平臺(tái)的容量密度必須能夠擴(kuò)展到數(shù)十 TBps，接入數(shù)百條光纖，并支持?jǐn)?shù)十 GS 的 RF 模擬數(shù)據(jù)。
實(shí)現(xiàn)大規(guī)模 MIMO 中使用的眾多天線與扇區(qū)上的高階調(diào)制方案所需的 DSP 處理能力極高。需要數(shù)萬(wàn)個(gè)乘法累加器（MAC）單元。