無線通訊技術為現今科技產業關鍵技術之一。使用者在各種不同應用領域上，對數據傳輸速率和範圍覆蓋的要求不斷增加，讓整體網路頻寬負載壓力與日俱增。
因此，無論是用戶端裝置或網路基礎建設的複雜度均迅速增長，以應付呈現指數增長的資料量以及用戶數量。供應商和開發商也不斷開發新的設備和硬件平台，以便有效率地使用頻譜和頻帶，進一步管理這種複雜性的需求。
多頻多模催生新可程控IC
迄今為止，尚未有可符合多種通訊協定、頻段及標準且符合成本效益的硬體平台，因此，因應不同的系統，裝置還是不可避免的須內建多顆元件，以滿足多頻多模的需求。不過，近來裝置低成本要求看漲，因此透過整合互補式金屬氧化物半導體(CMOS)與訊號處理器(DSP)的現場可編程閘陣列(FPGA)，將使高度可程控(Programmable)無線系統與通訊協定得以出現在通訊基礎建設市場上。這種融合可程控收發器IC的無線系統，將具備可高度彈性並符合現今及未來標準。圖1為系統典型線路圖。
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| 圖1 高度靈活無線通訊系統的關鍵組成元件 |
可程控收發器晶片結合LNA、功率放大器(PA)驅動器、Rx/Tx混頻器、Rx/Tx濾波器、合成器、Rx增益階段和Tx增益階段，僅需極少的外部元件，因此，可提供高整合和低成本的優勢。
此外，新的可程控收發器元件還可在提供寬廣頻率範圍的同時維持混頻器相位雜訊，並在基頻上提供多個頻寬選擇的銳截止濾波器，且收發器鏈路的線性度與雜訊係數預算皆能符合需求。
借助FPGA編程特性
採用可程控收發器與FPGA，即達成可涵蓋多頻段及頻率操作的軟體定義無線電(SDR)設計。例如，由於收發器可被調整到介於300M?3GHz間的任何頻率，以及所需要的頻寬，因此這個設計可以含括寬頻分碼多重存取(WCDMA)及長程演進計畫(LTE)等第三代合作夥伴計畫(3GPP)頻段。
收發器可編程的設計提供系統開發人員許多優點，包括軟體只須在一個通用平台上發展，因此產品及系統商只須專注符合規格。通用系統及控制軟體可重複使用，進而縮短開發時間；且使用一個通用的硬體，可縮短產品進入市場的時間。此外，採用可程控收發器可在不同網路應用，迅速客製化或升級產品，並在不同空中介面上使用相同的晶片，以獲得更低的成本。
值得注意的是，可程控收發器能以更明確的方式發展系統，並能提供初期評估設計的性能指標，如時延、流量、資源和電力。更重要的是，FPGA供應商已提供豐富的系統除錯工具，進一步加快可程控收發器開發時間。
易用開發套件加速產品設計
在實際執行方面，開發套件內的可配置收發器電路板，以高速夾層連接(HSMC)接口連接到Altera FPGA設計套件。這樣的組合方式，不論是從消費者、企業的寬頻設備還是White Space、軍事、開放原始碼(Open Source)和GNU無線電等無線應用均可容易被創建。
FPGA負責提供主要的基頻功能，如調製、解調、編碼/解碼，射頻(RF)校準等所有數據鏈的處理。LTE需要額外發展的功能，可以直接購入或整合現有IP的方式，達到最佳化的的設計與成本。
開發套件可使FPGA產生或處理的任何資料與訊號的無線通訊成為可能。縮短符合任何標準和無線通訊協議產品的開發時間，可加速產品使上市。可程控收發器可用於開發無線各項標準，如LTE、全球微波存取互通介面(WiMAX)、WCDMA/高速封包存取(HSPA)、CDMA2000和TD-SCDMA，藉由軟體上載可實現在單一硬體平台進行各項標準切換。
開放原始碼降低設計成本
另外一個實現低成本的方式為透過無線工業界快速發展的開放原始碼。尤其是一些組織已採用Open BTS公開資料的概念；目前已可看到全球行動通訊系統(GSM)開放BTS平台部署在不同地區。
業者已開發可透過使用通用序列匯流排(USB)接口連接個人電腦或筆電的硬體平台。此平台包含使用可程控收發器的射頻板、基於Altera的FPGA開發板及一片用於連結兩者的介面板。
整個平台藉由Myriadrf.org支援，此網站包含完整的設計資訊與實作。透過設立GSM BTS平台，可容易實踐連結此系統到運行GSM Open BTS軟體堆疊(Software Stack)的筆記型電腦。
在不斷演化的無線系統中，靈活性是重要的需求。無線原始設備製造商(OEM)所面臨的挑戰是，在更短的時間內提供因應不同市場所需的世界性解決方案。
透過使用可程控IC，從數位到射頻，滿足從無線產品週期的初始階段到最後實地布建，並評估不同的設計方式，工程師將可有一個更好的選擇。且藉由使用單一相同硬體平台，可達成經濟規模，更進一步降低成本。
(本文作者為Lime Microsystems總監)