正當無線運營商為提高盈利水平而爭先恐后向消費者提供新業(yè)務、新設備，增加帶寬和業(yè)務方案之際，基礎設施企業(yè)也在競相把構成新一代無線通信基礎的 5G 設備投入實用。為將這種 5G 無線基礎設施變?yōu)楝F(xiàn)實，近期被國家儀器收購的 BEEcube 公司利用靈思 FPGA 和 Zynq-7000 All Programmable SoC 為 5G 設備制造商提供新的仿真系統(tǒng)和移動手持終端仿真器。BEE7 及 nanoBEE 正在提升設計團隊的創(chuàng)新力和生產(chǎn)力，這樣他們就能領先競爭對手把 5G 技術投放市場。

　　在詳細介紹 BEEcube 基于 FPGA 的新款產(chǎn)品之前，我們先簡單介紹一下無線通信行業(yè)對 5G 市場的愿景和該市場面臨的技術挑戰(zhàn)。

　　5G 愿景

　　構建無線行業(yè)未來的關鍵部分就是 5G 無線網(wǎng)絡的大規(guī)模部署。5G 的首要目標旨在支持千倍容量增長，支撐至少 1000 億臺設備的連接需求，為單個用戶提供 10Gbps 數(shù)據(jù)速率。此外，這些新網(wǎng)絡能夠在人、機器和設備之間提供大規(guī)模低時延連接。5G 網(wǎng)絡有望從 2020 年開始部署。通過演進 LTE 和 Wi-Fi 等現(xiàn)有無線射頻接入技術，并結合全新技術可打造出 5G 無線接入技術。

　　雖然業(yè)內已設定 5G 的最終目標，但究竟如何實現(xiàn)這些目標是一個需要投入數(shù)十億美元才能解決的問題。世界各地的眾多企業(yè)都正在開發(fā) 5G 基礎設施設備以及通過 5G 進行通信的大量先進設備。

　　5G 的詳細技術方案雖然尚未確定，但有幾件事是很明確的。未來的無線系統(tǒng)將利用通過大規(guī)模 MIMO 提供的空間分集，以及波束成形和相關技術，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。通過載波聚合技術和新頻帶，將實現(xiàn)更高的用戶吞吐量。城市蜂窩站點的密度將增大，同時功耗要求將降低，給定區(qū)域的頻譜利用率也將顯著提高。核心網(wǎng)絡將增加云在數(shù)據(jù)和控制方面的用途。

　　由于 5G 標準尚未制定，如果企業(yè)能使用擁有海量 I/O 且計算功能強大的 FPGA 平臺來演示正常運行的“無線”系統(tǒng)，將有助于讓其思路和規(guī)格為國際標準組織所采用。這些平臺能實現(xiàn)快速原型設計，便于在現(xiàn)場使用真實數(shù)據(jù)測試算法并連續(xù)運行數(shù)天或數(shù)周。

　　理想的無線基礎設施原型設計平臺

　　沒有單個平臺能夠滿足對 5G 原型設計的全部要求。但已經(jīng)能夠明確關鍵要求。

　　數(shù)據(jù)吞吐量提升 1，000 倍會給所有 5G 通信硬件帶來壓力。所有原型平臺的容量密度必須能夠擴展到數(shù)十 TBps，接入數(shù)百條光纖，并支持數(shù)十 GS 的 RF 模擬數(shù)據(jù)。

　　實現(xiàn)大規(guī)模 MIMO 中使用的眾多天線與扇區(qū)上的高階調制方案所需的 DSP 處理能力極高。需要數(shù)萬個乘法累加器（MAC）單元。