無(wú)線(xiàn)基帶演進(jìn)－4G調制解調器的多種設計方案

在4G無(wú)線(xiàn)基帶的演進(jìn)中，目前有兩大不斷發(fā)展的技術(shù)在爭逐領(lǐng)導地位，這就是LTE和WiMAX。 WiMAX的定位是計算設備和M2M的首選技術(shù)，以及為尚未發(fā)展的地區提供固定無(wú)線(xiàn)聯(lián)機網(wǎng)絡(luò )，并獲得英特爾(Intel)和其它多家公司領(lǐng)導的WiMAX 論壇支持。LTE則沿著(zhù)“GSM”的路線(xiàn)，朝手機寬帶的路線(xiàn)演進(jìn)而來(lái)，由第三代合作伙伴項目(3GPP)支持，并被包括高通(Qualcomm)、意法- 愛(ài)立信(ST-Ericsson)、Verizon、Vodafone在內的眾多基帶OEM廠(chǎng)商和運營(yíng)商所采納。最終哪項標準會(huì )獲勝尚是未知之數，不過(guò)結果極有可能是兩者共存，在不同地區服務(wù)不同的用戶(hù)群。為了確保這兩個(gè)標準都被4G調制解調器所支持，市場(chǎng)便需要一種能夠同時(shí)滿(mǎn)足在兩種技術(shù)發(fā)展藍圖的靈活解決方案。

移動(dòng)調制解調器的發(fā)展所面對的限制，不單限于越來(lái)越復雜無(wú)線(xiàn)標準。今天的智能電話(huà)必須支持多個(gè)無(wú)線(xiàn)接口。除WiMAX 和/或 LTE之外， 4G移動(dòng)設備還需支持大量無(wú)線(xiàn)接口，如GSM、GPRS、EDGE、W-CMDA、HSPA和最新推出的HSPA+等。

由于無(wú)線(xiàn)基帶市場(chǎng)的未來(lái)不可預見(jiàn)，致使芯片供貨商所面臨的環(huán)境十分嚴苛。開(kāi)發(fā)成本和多個(gè)變化中的標準，使終端調制解調器的傳統硬連線(xiàn)設計方法要面對更大的風(fēng)險。譬如供貨商開(kāi)發(fā)出的芯片有可能瞄準了錯誤的標準，最終可能導致解決方案在發(fā)表之前就慘遭淘汰。更重要的是，硬連線(xiàn)很難在不必重復設計大量硅技術(shù)的前提下，就能夠支持所有標準的靈活性，故其成本高昂、體積笨重且功耗大。這自然催生了具有足夠靈活性，支持多個(gè)標準并能縮短開(kāi)發(fā)周期的可編程解決方案的需求。

移動(dòng)寬帶調制解調器的不同設計方案

在新型移動(dòng)基帶芯片的設計中，有三個(gè)主要方案可供選用：

傳統(硬連線(xiàn))方案――整個(gè)調制解調器都采用硬件實(shí)現。這種方案的主要優(yōu)點(diǎn)是可讓首批芯片快速上市。此外，針對某個(gè)特定標準而設計的硬件，通?？纱_保最低功耗。不過(guò)，正如之前已經(jīng)提及，這種方法缺乏靈活性，也不能配合未來(lái)產(chǎn)品更新?lián)Q代的發(fā)展藍圖。

混合式方案――硬連線(xiàn)設計與可編程設計處理器的混合。調制解調器中需要靈活性的部分被映射到可編程DSP內核中，利用軟件來(lái)實(shí)現靈活性。剩余的計算密集和靈活性較小的調制解調器部分，比如傅立葉變換(FFT)，則可以像傳統硬連線(xiàn)方案般，利用硬件來(lái)實(shí)現。

SDR方案－一種完全的“軟件調制解調器”實(shí)現方案，可在同一塊芯片上以軟件同時(shí)支持多個(gè)無(wú)線(xiàn)標準。這種方案采用完全可編程設計解決方案，具有全面的靈活性，能夠處理多個(gè)現有或未來(lái)的標準，而無(wú)需重新設計新產(chǎn)品。該方案的主要問(wèn)題在于，相比專(zhuān)為所支持標準而優(yōu)化的硬連線(xiàn)方案，其設計工作較復雜，功耗也比較高。

由于采用傳統方案存在高風(fēng)險性，無(wú)法滿(mǎn)足當前不可預測的市場(chǎng)要求，所以任何供貨商都不太可能選擇這樣一種架構。因此我們將著(zhù)重討論后兩種可編程設計方案。

采用CEVA-X1641的混合式移動(dòng)調制解調器方案

CEVA-X是一個(gè)高性能多用途的DSP內核系列，廣泛用于移動(dòng)和無(wú)線(xiàn)應用中，并已大批量付運到多家領(lǐng)導廠(chǎng)商。


CEVA-X1641是CEVA-X DSP系列中的一款四MAC單元產(chǎn)品，由 4 個(gè)16 位數據寬度的MAC 單元組成。在65nm的最差條件下，CEVA-X1641也能夠在700 MHz以上的高頻下運行。

這種高性能且易于使用的DSP針對移動(dòng)調制解調器SoC提供了多個(gè)不同的軟硬件劃分。不同的基帶客戶(hù)能夠在自己的調制解調器設計中，采用從單核心到多核心的不同實(shí)現方案和劃分，并通過(guò)不同硬件加速器來(lái)完成調制解調器功能。選擇一種極為強大的市場(chǎng)標準DSP架構(如CEVA-X1641)可以保護軟件投資，并為未來(lái)產(chǎn)品世代確定發(fā)展藍圖。目前已經(jīng)有多家CEVA客戶(hù)選擇CEVA-X1641作為首選DSP來(lái)構建4G調制解調器。

采用CEVA-XC的軟件調制解調器SDR方案

CEVA-XC是一種專(zhuān)為先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)通信而設計與優(yōu)化、功能極為強大的通信處理器。CEVA-XC是基于CEVA-X，可通過(guò)軟件支持多種無(wú)線(xiàn)接口，包括要求最嚴苛的4G移動(dòng)標準、LTE cat. 5 和 WiMAX II (IEEE 802.16m)，以及3G 與 3.5G。這種創(chuàng )新處理器能夠同時(shí)支持同一個(gè)架構上的多個(gè)無(wú)線(xiàn)接口，實(shí)現真正的軟件式調制解調器。

CEVA-XC采用軟件可編程設計架構，通過(guò)單一引擎來(lái)完成所有無(wú)線(xiàn)處理工作，無(wú)需多個(gè)基帶協(xié)處理器，這就省去了這類(lèi)分布式架構常見(jiàn)的額外的內存、數據緩存和整體數據流量。從而降低功耗，縮小芯片尺寸。

CEVA-XC架構基于整合在CEVA-X處理器中的1、2 或 4個(gè)矢量通信單元(Vector Communications Unit)而構建。每個(gè)向量單元是一個(gè)256位SIMD引擎，采用3路VLIW和大量16 MAC、算法、邏輯及位移單元。CEVA-XC指令集可以滿(mǎn)足4G無(wú)線(xiàn)調制解調器的要求，包括矩陣處理、MIMO檢測器、復雜濾波、數據交換和比特流處理。

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201706/351413.htm

小結

隨著(zhù)行業(yè)向4G方向發(fā)展，因開(kāi)發(fā)成本和多個(gè)變化標準的問(wèn)題，使傳統基于硬連線(xiàn)的設計方案的風(fēng)險大增。所以，設計一個(gè)能夠迅速適應不斷變化的標準，并可在多代產(chǎn)品上重復使用的靈活解決方案是至關(guān)重要的。一種基于混合式方案或全軟件式調制解調器的可編程設計解決方案能夠實(shí)現所需的可復用性，并確保產(chǎn)品能快速上市。

無(wú)線(xiàn)基帶領(lǐng)導廠(chǎng)商早已認可轉向可程序設計解決方案的發(fā)展趨勢。目前正在圍繞DSP架構(如本文介紹的兩款CEVA DSP內核)進(jìn)行標準化，獲授權廠(chǎng)商可以根據其系統架構和靈活性水平進(jìn)行選擇。而且，最新的節能和工藝幾何尺寸縮小技術(shù)，也使到這些可編程設計方案日漸成為多種應用中實(shí)現4G方案的首選方法。

發(fā)布者：小宇