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。