5G虽然已经进入商用阶段,但目前部署的网络都是成本较高的宏蜂窝基站,而未来5G的高速率、广覆盖必将依赖小基站。一体化小基站在5G阶段受到了巨大的挑战,基于集中基带单元(Base Band Unit,BBU)、射频拉远单元(Radio Remote Unit,RRU)的云接入网(Cloud Radio Access Network,C-RAN)必将得到越来越广泛的应用。前传通道是C-RAN架构中连接BBU和RRU的重要组成部分,本论文为基于C-RAN的小基站提供一套实用化的前传通道解决方案。论文分析5G小基站中上下行链路的物理层信号处理任务,综合考虑处理复杂度、数据流向、传输数据数据量等主要因素界定了前传通道需要实现的功能;在此基础上,以FPGA为开发平台设计并实现前传通道的关键模块,论文的具体工作包括:第一,全面梳理了小基站系统的物理层上下行数据处理流程,界定了需要在前传FPGA实现的基带算法,主要包括下行信号的频域转时域、上行信号的时域转频域和随机接入信道前导接收处理。第二,研究了 5G随机接入过程,用MATLAB搭建链路级仿真对随机接入前导码的接收算法进行了仿真,为在FPGA上实现随机接入算法的处理提供了设计支撑。第三,利用英特尔A10 FPGA的万兆以太网硬核实现了与RRU之间的数据传输接口;利用PCIE硬核实现了与CPU之间的数据接口,设计并实现了与其匹配的模块。第四,设计并实现了下行频域到时域转换的处理、上行时域到频域的处理和随机接入信道信号处理等核心功能模块,并与万兆以太网和PCIE接口相连,形成完整的前传通道。前传FPGA可支持三小区四天线的数据,理论传输速率可达到47Gbps,仿真结果显示下行链路的处理时延为0.014ms,上行链路的处理时延为0.048ms,满足设计要求。