Basisband-Downlink-Lösungen mit einem kleinen FPGA auf den neuesten Stand bringen Plattform-FPGAs für drahtlose Basisstationen (Kopie 1) #####

Die technische Spezifikation von W-CDMA enthält in Release 5 mit HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) eine Funktion, die einen breitbandigen Kanal für gemeinsam genutzte Daten in die physikalische Schicht einführt. Die für Release 4 entwickelten ASICs, die gegenwärtig noch in W-CDMA-Basisstationen Verwendung finden, stellen allerdings nur eine begrenzte Verarbeitungsleistung zur Unterstützung von HSDPA zur Verfügung und müssen nun um diese wichtige Funktion von Release 5 erweitert werden. Wäre es angesichts des immensen Kostendrucks nicht sinnvoll, für die Implementierung auf FPGAs auszuweichen?

Basisband-Downlink-Lösungen mit einem kleinen FPGA auf den neuesten Stand bringen

Die technische Spezifikation von W-CDMA enthält in Release 5 mit HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) eine Funktion, die einen breitbandigen Kanal für gemeinsam genutzte Daten in die physikalische Schicht einführt. Die für Release 4 entwickelten ASICs, die gegenwärtig noch in W-CDMA-Basisstationen Verwendung finden, stellen allerdings nur eine begrenzte Verarbeitungsleistung zur Unterstützung von HSDPA zur Verfügung und müssen nun um diese wichtige Funktion von Release 5 erweitert werden. Wäre es angesichts des immensen Kostendrucks nicht sinnvoll, für die Implementierung auf FPGAs auszuweichen?

Die Umsätze mit drahtloser Infrastruktur zeigen weiterhin außergewöhnliche Zuwachsraten von etwa 27 Mrd. Dollar im Jahre 2003 auf geschätzte 35 Mrd. Dollar in 2004. Allerdings erwarten Industrieanalytiker, dass der Umsatz 2004 seinen Spitzenwert erreicht hat, da die Voraussagen für 2005 einen Rückgang auf 27 Mrd. Dollar erwarten lassen, der sich zum Ende des Jahrzehnts zwischen 10 und 15 Mrd. Dollar einpendeln dürfte.

Wenn die Industrie von einer schnellen Wachstumsphase in einen eingeschwungenen, reifen Zustand übergeht, dann nimmt der Kostendruck in allen Bereichen der Infrastruktur zu – einschließlich der drahtlosen Basisstationen. Die Herausforderung für die nächste Generation von Basisstationen liegt dann darin, wie sich weiterhin die Kosten senken lassen, während gleichzeitig zusätzliche Funktionen zur Unterstützung neuer Dienste, Protokolle und wandelnder Nutzungsprofile der Teilnehmer benötigt werden. Die Hersteller drahtloser Produkte nehmen diese Herausforderung an, indem sie sich von der ASIC-Technologie entfernen und mehr auf leichter verfügbare programmierbare Komponenten ab Lager vertrauen.

Innerhalb einer drahtlosen Basisstation übernehmen deutlich voneinander getrennte Module unterschiedliche Funktionen, wie Sende/Empfangsteil, Basisbandverarbeitung, Schnittstelle zum Transportnetzwerk und Ablaufsteuerung, wie in Bild 1 dargestellt. Herkömmliche Entwürfe haben diese Funktionen auf ASICs, DSPs und andere diskrete Komponenten so verteilt, dass das Produkt als erstes am Markt war und damit Marktanteile gewonnen werden konnten. Die Kostenreduzierung erfolgte dann im Rahmen von Redesigns, die im Abstand von neun bis zwölf Monaten folgten. Mit den seit 2001 stark fallenden durchschnittlichen Preisen für Basisstationen (um 80 % in nur drei Jahren) weicht dieser Entwicklungsansatz einem neuartigen Vorgehen: Dieses stützt sich auf FPGAs und verspricht so geringere Kosten sowie flexible Designs.

Standardisierung der Schnittstellen in der drahtlosen Basisstation

Die Hersteller der Infrastruktur drahtloser Netze haben sich also einen entscheidenden Schritt von der proprietären ASIC-Technologie entfernt, wobei sich zwei Initiativen eine Standardisierung der schnellen seriellen Rückwandverdrahtung in Basisstationen auf die Fahnen geschrieben haben: Die OBSAI-RP3 (Open Base Station Architecture Initiative, Reference Point 3) und die CPRI (Common Packet Radio Interface) definieren standardmäßige Verbindungen zwischen den Platinen zur Basisbandverarbeitung und dem digitalen Sende/Empfangsmodul. Damit wird eine Modularisierung der Basisstation beabsichtigt, die über steigenden Wettbewerb die Kosten senken soll.

Viele der führenden Hersteller von Basisstationen sind Mitglied von OBSAI oder CPRI und integrieren zügig den Standard ihrer Wahl in die nächste Generation der Basisstationen.