許多客戶希望提供一種可以從802.16-2004升級到802.16e標(biāo)準(zhǔn)的方法。IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)的各個版本都規(guī)定了PHY（物理層）的多種選項，包括調(diào)制、信道編碼和天線分集技術(shù)。物理信道帶寬可以在1.25 MHz～20 MHz之間變化。上述所有選項都會影響基站的性能和信號處理復(fù)雜度，都要求基站的PHY采用可編程的信號處理器件。本文詳細(xì)介紹用可編程DSP實現(xiàn)IEEE 802.16 PHY信號處理。

　　因為802.16-2004和802.16e標(biāo)準(zhǔn)都是在OFDM基礎(chǔ)上建立的，所以FFT和IFFT起了很大的作用。這兩種變換都用于頻域副載波（攜帶編碼的數(shù)據(jù)位）和時域采樣（在物理通道上傳送）之間的轉(zhuǎn)換。IFFT的輸出被稱為一個OFDM符號。按照這種方式進行通信，OFDM系統(tǒng)可以實現(xiàn)抗多徑干擾，各副載波之間幾乎或者完全無干擾，并且具有相當(dāng)?shù)偷膹?fù)雜度。

　　與FFT密切相關(guān)的是信道均衡，它包括大量的MAC運算，還包括客戶專用的復(fù)雜算法，以便恰當(dāng)?shù)毓烙嬓诺篮捅碚鹘Y(jié)果，尤其是在具有移動性的系統(tǒng)。

　　同步模塊在測距期間起作用，基站通過此模塊獲得新用戶的信號，并且調(diào)整現(xiàn)有用戶的定時（通過反饋來調(diào)整）。同步通常是通過計算接收信號與已知前同步信號的相關(guān)性，或自動計算接收信號與其自身延遲信號的相關(guān)性實現(xiàn)的，利用該信號確定的周期性屬性，然后將得到的相關(guān)性結(jié)果通過一個檢測器，以便確定是否有信號送到，如果有，確定其定時。

　　802.16標(biāo)準(zhǔn)支持高數(shù)據(jù)速率（70 Mbps左右），有多種信道編碼選項。必備方案是卷積碼（在802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)中，還要結(jié)合里德-所羅門（RS）碼），卷積turbo碼、turbo乘積碼，以及802.16e標(biāo)準(zhǔn)中的低密度奇偶校驗碼都是可選的。

　　信道解碼的高數(shù)據(jù)速率超出了傳統(tǒng)DSP體系結(jié)構(gòu)的能力。可能的實現(xiàn)方法有專用指令、硬件加速器和可編程邏輯器件。除了本身計算的高復(fù)雜度，基站體系結(jié)構(gòu)必須具有相當(dāng)大的數(shù)據(jù)帶寬和存儲器，以便支持更先進的解碼方案。

　　人們期望基于802.16e標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)實現(xiàn)多天線處理，它增加了兩級的復(fù)雜度。首先，信號鏈中的幾個模塊，特別是FFT和IFFT,必須為每個天線流都復(fù)制一份。其次，系統(tǒng)必須為不同的天線流計算出并選取適當(dāng)?shù)臋?quán)重，以滿足諸如信號干擾比的要求。

　　在802.16e系統(tǒng)中，允許在同一個OFDM符號中復(fù)用多個子信道（因此稱為OFDMA），從而增加了對可編程性的需求。雖然802.16-2004系統(tǒng)通常不需要每次處理一個OFDM符號，但是802.16e增加了子信道、副載波和OFDM符號之間的復(fù)雜映射，包含了幾種可能的排列。這就增加了更多的總控制碼和存儲器訪問，并且提高了調(diào)度處理任務(wù)的復(fù)雜度。另外，應(yīng)該有一種體系結(jié)構(gòu)支持升級以便增加功能，例如混合ARQ（自動重傳請求）和MIMO（多輸入多輸出天線處理）。

　　為基站PHY提供的可編程技術(shù)包括DSP、FPGA以及可重復(fù)配置的邏輯器件。DSP的優(yōu)勢就是C程序和低功耗，但是傳統(tǒng)的DSP不具有上述一些算法所要求的計算密度。雖然FPGA可以達(dá)到上述算法所需要的計算密度，但是如果完全采用FPGA解決方案，其編程模式可能無法完全實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能?？芍貜?fù)配置的邏輯器件試圖通過由常用的異構(gòu)處理元件組成的一種結(jié)構(gòu)來發(fā)揮DSP和FPGA的組合優(yōu)勢，但是其技術(shù)的成熟度和編程的易用性還存在問題。

　　考慮到上述需求和當(dāng)前的處理器發(fā)展情況，適合802.16基站PHY的合理解決方案是采用雙重方法。對于基本的系統(tǒng)，完全采用DSP解決方案可以提供必需的計算資源，同時提供方便的編程模式。對于具有更寬的信道帶寬或較多天線數(shù)量的系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)采用DSP和FPGA的組合方案。采用這種方法，PHY可以保持類似的編程模式，同時將一小部分計算量大的功能分配給FPGA,例如信道編碼。這兩種體系結(jié)構(gòu)都具有增加功能、升級軟件以及移植到新版本標(biāo)準(zhǔn)的靈活性。