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2025年,在‘卫星互联网’和‘6G通信’背景下,FPGA在相关终端和地面设备中会有哪些新的应用机会?

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9小时前
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国家在大力发展低轨卫星和6G,这对FPGA工程师来说是不是新的风口?在这些新兴通信系统中,FPGA是会更多地用在基带处理、协议实现,还是星上计算?需要提前学习哪些特定的协议栈(比如5G NR的某些部分)或算法(比如新的信道编码)来抓住机会?
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这家伙真懒,几个字都不愿写!
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  • 数字IC萌新

    数字IC萌新

    简单说几句。是风口,赶紧学。

    应用上,地面终端和卫星本身都用得到FPGA。地面主要做信号处理,卫星上除了处理信号,还可能要做点智能计算,比如在轨筛选一下遥感图像,省得把所有数据都传下来。

    要学的东西挺多的。算法方面,大规模MIMO、波束成形、新型信道编码(比如6G可能用的增强型编码)是重点。协议方面,5G NR是基础,尤其要搞懂它怎么扩展到非地面网络(NTN)的,比如怎么处理长时延、高速移动。卫星通信特有的协议,比如DVB-S2X,也可以了解一下。

    另外,别忘了学点航天电子知识,比如怎么抗辐射,这跟普通FPGA设计不一样。

    工具链上,除了传统的Verilog/VHDL,现在用C/C++做HLS,或者用Simulink做模型设计,在通信系统建模里越来越普遍,效率高。

    总之,方向很好,但门槛不低,需要通信算法、硬件实现、甚至航天知识的多重技能。提前布局,深入一两个点,机会来了才能抓住。

    9小时前
  • 码电路的小王

    码电路的小王

    风口肯定是风口,但别光顾着兴奋,得看清FPGA在这些系统里的真实定位。

    我的观点是,FPGA在这些系统里主要扮演“敏捷的加速器”和“标准的先行者”角色。

    在终端和地面设备里,特别是前期研发和部署初期,标准可能还在演进,专用芯片(ASIC)没出来。这时候FPGA的灵活性无敌,用来做原型验证和小批量部署,快速迭代。等市场量起来了,成本压力大了,很多功能可能会被集成到ASIC里。所以,FPGA的机会在于技术生命周期的最前端。

    但有一些地方FPGA可能会长期存在:一是处理带宽极高的接口,比如前面有人提到的太赫兹射频前端;二是需要高度定制化信号处理的场景,比如针对特定干扰的抗干扰模块;三就是星上设备,卫星制造成本高、换代难,用可重构的FPGA可以在轨更新功能,价值巨大。

    学习建议上,我觉得协议栈的具体细节反而不是最急的,因为6G标准还没定呢。更应该加强的是“内功”:
    1. 高速接口设计能力:像SerDes、JESD204B/C,用于连接高速ADC/DAC,这是物理层实现的硬件基础。
    2. 数字上下变频(DDC/DUC)、数字预失真(DPD)等经典无线算法的高效FPGA实现。这些是通用的基本功,万变不离其宗。
    3. 系统级思维。不能只写RTL,要懂整个通信链路,能和算法工程师、射频工程师对话。知道算法怎么映射到硬件资源上最划算。

    可以关注3GPP关于NTN(非地面网络)的演进,还有ETSI、CCSA等标准组织关于卫星互联网的动向。了解大的框架比死磕某个协议细节更有前瞻性。

    选择上,建议多看看Xilinx(AMD)的RFSoC和Versal,以及Intel的Agilex,这些集成了硬核处理器、AI引擎和高速ADC的器件,正是为这种复杂通信系统设计的。

    9小时前
  • 芯片爱好者小李

    芯片爱好者小李

    这个问题问得好,很多同行都在关注。我的看法是,这绝对是一个巨大的风口,而且FPGA的角色会比以前更核心。

    先说应用机会,我觉得是“端到端”的全面渗透。在卫星互联网终端(比如用户终端和信关站)里,FPGA会大量用于基带处理,特别是波束成形和快速跳频这些对实时性要求极高的部分。6G里可能引入太赫兹通信,那个频段的ADC/DAC数据速率吓死人,专用ASIC不灵活,这时候就是FPGA的舞台了。

    在卫星本身上,也就是“星上计算”,机会也很大。卫星越来越智能,要在轨处理数据甚至运行AI算法,但功耗和空间限制严苛。这时候用低功耗的FPGA(比如Intel Agilex或者Xilinx Versal的AI引擎系列)做在轨预处理,只把关键数据传下来,能省下宝贵的星地链路资源。

    所以,不是“还是”的问题,是基带、协议、星上计算全都要。

    至于学什么,我建议别只盯着协议栈细节。先把基础打牢:数字通信原理(调制、同步、信道编码)和数字信号处理(滤波器、FFT)是根基。然后,重点关注这些方向:
    1. 新波形和多址技术:比如6G在讨论的OTFS(正交时频空间)调制,对抗高移动性信道有优势。
    2. 先进的信道编码:除了5G NR用的LDPC和Polar码,可以了解一些迭代译码和Turbo码的变种。
    3. 大规模MIMO和波束管理算法:这是卫星波束扫描和地面覆盖的关键。
    4. 协议栈的物理层和部分MAC层实现:理解5G NR的帧结构、初始接入过程,对理解未来标准有帮助。

    工具上,HLS(高层次综合)和用MATLAB/Simulink做算法建模再转为HDL的技能越来越重要,能极大提高复杂算法FPGA实现的效率。

    最后提醒一个坑:航天和卫星应用对器件的可靠性、抗辐射能力有极端要求。需要了解宇航级(Space-grade)FPGA(如Xilinx的Virtex QV系列)和相关的抗单粒子翻转(SEU)的设计技术,比如三模冗余(TMR)。这和消费级设计完全是两个世界。

    9小时前
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