采用TI多標準基站SoC實(shí)現性能、效率與差異化的全面提升

接收加速器協(xié)處理器 (RAC) RAC 能為多達 256 個(gè) WCDMA 用戶(hù)執行上行鏈路碼片率解擴運算。其包含基于矢量的高靈活性可配置關(guān)聯(lián)引擎，能夠支持大量的同步關(guān)聯(lián)。

RAC 支持下列模式的運算：
FD：用于生成原始符號的徑解擴
FT：用于執行 EOL（過(guò)早、按時(shí)、延遲）測量的徑跟蹤
FPE：用于執行徑干擾關(guān)聯(lián)的徑功耗估算

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PM：在天線(xiàn)上執行脈沖響應曲線(xiàn)以進(jìn)行徑探測的路徑監控器
PD：在簽名上執行脈沖響應曲線(xiàn)以進(jìn)行前導碼檢測
SPE：執行寬帶媒體流功耗測算的媒體流功耗估算功能

下面是 RAC 支持的上行鏈路物理通道：
DPCCH：專(zhuān)用物理控制通道
DPDCH：專(zhuān)用物理數據通道
HS-DPCCH：高速專(zhuān)用物理控制通道
E-DPCCH：增強型專(zhuān)用物理控制通道
E-DPDCH：增強型專(zhuān)用物理數據通道
PRACH：物理隨機訪(fǎng)問(wèn)通道

Turbo 解碼器 3 (TCP3d)
Turbo 解碼器 3 協(xié)處理器 (TCP3d) 是前代 Turbo 解碼器 2 的改進(jìn)版本。TCP3d 可支持 WCDMA、TD-SCDMA、LTE 和 WiMAX，是一種在上行鏈路處理中對 Turbo 代碼進(jìn)行解碼的可配置外設。TCP3d 的輸入是系統位和校驗位的軟決策，而輸出既可為軟決策，也可為硬決策。為了最大限度地減少與使用該協(xié)處理器相關(guān)的開(kāi)銷(xiāo)，TCP3d 可生成 Turbo 交錯表，并能在除執行解碼之外還支持基于代碼模塊的 CRC 計算。其結果是 TCP3d 的開(kāi)銷(xiāo)比 TCP2 低 7 倍。TCP3d 在 TCI6616 上的吞吐量在 6 次迭代后為 389Mbps。

Turbo 編碼器 (TCP3e)
Turbo 編碼器協(xié)處理器3 (TCP3e) 是用于 Turbo 代碼編碼的協(xié)處理器，可支持 WCDMA、TD-SCDMA、LTE 和 WiMAX。輸入 TCP3e 的是信息位，輸出的則是編碼后的系統位和校驗位。它支持基于代碼模塊的 CRC、turbo 編碼和 turbo 交錯表生成，最大吞吐能力為 643Mbps。

快速傅立葉轉換協(xié)處理器 (FFTC)
快速傅立葉轉換協(xié)處理器 (FFTC) 可實(shí)施用于 LTE 和 WiMAX 的 FFT/iFFT 和 DFT/iDFT。多內核導航器 (Multicore Navigator) 使數據能夠直接在協(xié)處理器端進(jìn)行輸入和輸出路由，并傳輸到 I/O。此外，其還能執行周期性的前綴移除和插入以及頻率轉換，從而進(jìn)一步降低 DSP 上的處理負載。FFTC 的吞吐能力為每秒 12.72 億個(gè)副載波。

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圖 4 － TCI6616 方框圖

全面集成 —— TCI6616

圖 4 顯示了 TCI6616 的方框圖。

TCI6616 具有創(chuàng )新型 KeyStone 架構、增強型 C66x 內核并新增了 LTE 和 WCDMA 協(xié)處理器，能夠為無(wú)線(xiàn)基站應用實(shí)現較其他 SoC 高 5 倍的性能提升。

TCI6618 AccelerationPacs
TCI6618 為 TCI6616 增添了加速特性，可將 LTE 性能翻番。由于 TCI6618 能夠與 TCI6616 實(shí)現引腳兼容，因而 OEM 廠(chǎng)商可通過(guò)選擇系統適用的器件輕松靈活地進(jìn)行平臺優(yōu)化。

由于 LTE 系統能夠處理比 3G 系統高得多的數據速率，因而加速測重于對比特率的處理。

比特率協(xié)處理器
比特率協(xié)處理器 (BCP) 是一種多標準的協(xié)處理器，其能夠大幅減輕 DSP 的所有比特率處理任務(wù)，從而使信號鏈的位處理部分無(wú)需占用任何 DSP 周期。它能夠顯著(zhù)簡(jiǎn)化了軟件設計，并能實(shí)現極低的系統時(shí)延。BCP 可執行以下功能：
調制/解調
交錯/解交錯
速率匹配/解速率匹配
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• 加擾/解擾
• LTE 的 PUCCH 解碼
• Turbo 和卷積編碼
• CRC 連接和校驗

BCP 不僅能夠針對 MIMO 均衡實(shí)現 turbo 干擾消除，而且還實(shí)現了高性能PUCCH format 2 解碼。當 LTE 達到最大下行鏈路 2.2 Gbps 的吞吐量、上行鏈路 1.1 Gbps 的吞吐量時(shí)，BCP 可減輕大約 15 GHz 的DSP MIPS。對于 WCDMA 而言，最大下行鏈路吞吐量可達 800 Mbps，最大上行鏈路吞吐量達 400 Mbps。

圖 5 － BCP 體系架構

在 BCP 內部，數據可通過(guò)一個(gè)內部交換結構從一個(gè)子模塊流入另一個(gè)子模塊。分組 DMA 流量管理器可通過(guò) 128 位的 BCP 導航器或直接 I/O 接口將流量從 BCP 進(jìn)行輸入與輸出路由。BCP 以分組為單位進(jìn)行數據處理，并能同時(shí)處理不同的標準。當將任務(wù)請求發(fā)送至 BCP 時(shí)，該任務(wù)首先被置入 BCP 導航器隊列中。BCP 調度程序依據任務(wù)優(yōu)先級選擇需要處理的任務(wù)。接著(zhù)，由子模塊處理該任務(wù)。最后，可將 BCP 結果寫(xiě)入緩沖器，并將描述符置入完整的隊列上有待進(jìn)一步處理。因為極少需要軟件的介入，因此對 DSP 的周期需求顯著(zhù)減少，同時(shí) LTE 處理時(shí)延也會(huì )大幅降低。

我們在此將介紹另一種可簡(jiǎn)化 DSP 處理需求的方法，通過(guò)諸如連續或并行干擾消除（SIC 或 PIC）等高級接收機技術(shù)來(lái)提升接收機的 MIMO 性能。這些算法需要功能強大的比特率協(xié)處理器才能高效地實(shí)現。解碼算法的迭代特征要求對數據進(jìn)行多次解碼、處理、重新編碼和解碼，這對一般普通的系統而言可謂巨大的計算負擔，但對于 TCI6618 卻能輕松處理。
采用 TI 多標準基站 SoC 實(shí)現性能、效率與差異化的全面提升 2011 年 2 月

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Turbo PIC/SIC 的性能改進(jìn)意義重大。例如，在 2x2 MIMO 方案中，一個(gè)調制為 QPSK 的典型的城域信道中，turbo PIC/SIC 能產(chǎn)生超過(guò) 3 dB 的信噪比 (SNR) 性能增益，從而與一般的接收機方法相比可提升高達 40% 的頻譜利用率。這不僅對運營(yíng)商的意義重大，同時(shí)也是 TCI6618 與其他產(chǎn)品的重要差別點(diǎn)。

圖 6 顯示了 Turbo 干擾消除的數據流。BCP 和 FFTC 可從反饋路徑分擔絕大多數的 Turbo 均衡周期。

圖 6 － Turbo 干擾消除數據流

控制信道解碼器
作為 LTE 物理上行鏈路控制信道，PUCCH 可承載上行鏈路的控制信息，例如調度請求、確認、重傳請求、信道狀態(tài)信息以及信道質(zhì)量指示 (CQI) 等信息。信道信息解碼會(huì )消耗很大的處理資源。（見(jiàn)圖 3）

PUCCH CQI 通過(guò) Reed Muller (20, A) 模塊代碼進(jìn)行編碼。各種不同類(lèi)型的算法均可對此信息進(jìn)行解碼。一種非常實(shí)用的基于 MRC 的算法可在軟件內實(shí)施，但其性能不高。BCP 針對 PUCCH format 2、2a、2b 實(shí)現了高級的聯(lián)合信道均衡和解碼算法。這與其他更為基礎性的算法相比，可實(shí)現更高的性能。圖 7 顯示了分別采用 TCI6488 和 TCI6618 的實(shí)施周期比較。在該例中，我們對帶 5 個(gè)資源模塊的系統進(jìn)行了仿真，每個(gè)系統均有 12 個(gè) UE，并且使用 Reed Muller (20, 13) 進(jìn)行編碼。在具備雙天線(xiàn)的情況下，對于從 DSP 內核上的軟件到硬件加速器的傳輸處理中，BCP 承擔了 98% 的總 PUCCH format 2 處理量。

與典型算法相比，使用聯(lián)合檢測算法能將信噪比 (SNR) 性能提高 1 到 3 分貝。這種增強的性能不僅將顯著(zhù)改進(jìn)鏈路預算，而且還能減少 UE 的干擾，并提高下行頻譜利用率，從而提高整個(gè) LTE 系統的性能，以為移動(dòng)用戶(hù)帶來(lái)更精彩的體驗。

全面集成 —— TCI6618
除了 BCP 協(xié)處理器無(wú)與倫比的性能外，TCI6618 還添加了額外的 FFTC 和TCP3d 協(xié)處理器，能夠實(shí)現 SoC 功能的完美平衡。因此，在 6 個(gè)迭代中，FFTC 的總吞吐量為 1,908 Mbps，TCP3d 的總吞吐量則為 582 Mbps。與 TCI6616 相比，TCI6618 憑借均衡 CPU 內核和協(xié)處理器 將 LTE 的能力提升了 2 倍以上。TCI6618 通過(guò) 2x2 MIMO 天線(xiàn)配置且利用高級接收機算法，可以支持兩個(gè) 20MHz 的 LTE區，下行吞吐量總計可達 300Mbps，而上行吞吐量總計則可達 150Mbps。