低成本FPGA的JESD204A应用

引言

　　随着人们订购无线服务数量的激增、各种服务类型的多样化，以及更低的便携式设备接入因特网的费用，使得对于增加基础设施容量的需求日益明显。3G智能手机、3G上网本和3G平板电脑是引发对于无线数据服务和基站容量的爆炸性需求的主要推动力。将性能叠加到现有的无线宽带设备，例如：HSPA+和EV-DO(即3G+)，已经解决了一部分数据吞吐量的需要，但因为服务速度慢，无线服务供应商仍饱受用户指责，尤其是在大城市中，用户不满的情况更加严重。

　　无线运营商有向更高带宽服务发展的计划，如：LTE和LTE-Advanced，以应对这一挑战;但是，部署这些4G技术还需要几年时间，然而与此同时数据吞吐量的要求却还在不断上升。当全球的“桌上型”无线宽带服务需求无所不在时(据业内分析师预测这一现象将在今后6年内出现)，无线服务供应商仍将面临提高基站密度的压力。大量增加基础设施的需求以及本地市场的激烈竞争将使得基站OEM厂商面临提价压力。

　　以更低功耗和价格来增加容量——是神话还是现实?

　　过去，在远程通信行业更高性能的基站收发台(BTS)通常需要消耗更多电能和更高的总拥有成本。然而，未来这一情况将有望改变。在亚洲和非洲，Green field 3G和增强型3G的部署将引发残酷的降价及能耗压力，这很可能会波及整个无线基础设施市场。对于无线基础设施OEM厂商来说，关键的是要通过降低基站元器件材料成本，维持和增强盈利能力。如图1所示，降低元器件材料成本的一种方法是从传统的、单一基站部署转变为分布式部署模型。

　　图1——基站网络的演变

　　这种拓扑结构解决了上文中提到的一些挑战，并且也促进了基于SERDES的逻辑器件的使用和这类器件应用的成熟化，用以支持从RRU(射频拉远单元)到BTS的光纤数据传输。然而，由于射频拉远单元所包含的射频和数据转换设备，其成本仍占了BTS的元器件材料总成本中的很大部分。一类更低成本、低功耗的新型FPGA，如LatticeECP3器件，可通过与集成了支持CPRI和OBSAI基带接口的SERDES相结合，提供灵活的数据处理能力，并且降低射频拉远单元的总成本。但是，增加数据吞吐量的需求已经使得对于传统并行数据转换器接口的各方面要求都逼近其极限，诸如：性能、印刷电路板布局的复杂性和制造成本以及维护数据完整性所需的努力。这些挑战导致了在实际RRU数据转换器和数据处理FPGA之间的SERDES功能需要从BTS接口迁移到数字数据/控制接口，如图2所示。JEDEC JC-16协会于2008年发布了这种新型接口的开放的行业标准，称之为JESD204A，并为进一步降低射频拉远单元的元器件材料成本带来了很大的希望。