TD-LTE芯片設計的最大挑戰

　　LTE在芯片設計時(shí)，需要考慮帶寬、實(shí)時(shí)性要求，通過(guò)硬件與軟件的分工，進(jìn)行系統體系架構設計。其中最主要的是處理帶寬，對應不同的處理量，有不同的采樣率、總線(xiàn)帶寬以及外部通信口的帶寬。

　　在芯片設計之初，芯片處理需求分析主要包括功能的需求分析和性能的需求分析。在性能要求比較高的時(shí)候，需要增加新的功能模塊來(lái)提高整個(gè)芯片的性能。在系統分析的初期要對整個(gè)系統的硬件和軟件進(jìn)行分工，做出系統的架構分析。

　　結合系統指標，我們認為最主要的是如何處理帶寬。不同帶寬需求，對應著(zhù)不同的處理數據量的需求，還有不同的采樣率、總線(xiàn)帶寬以及對外的通信接口的帶寬。在實(shí)時(shí)性上，幀結構、調制編碼方式、發(fā)射鏈和接收鏈的數據處理量也會(huì )隨著(zhù)系統不同而有不同需求。

　　LTE峰值速率要求為下行速率達到100Mbps，上行速率達到50Mbps，頻譜利用率非常高，一個(gè)RB(Resource Block)定義為12個(gè)子載波，頻率間隔15kHz，6個(gè)或者7個(gè)OFDM符號。在LTE的系統需求里，LTE的帶寬有6種配置，從1.4MHz到20MHz。所以終端的芯片要對應不同的配置，進(jìn)行不同的復雜度分析。帶寬處理的資源塊的數量不同,帶寬的采樣率也是不一樣的。

　　根據LTE系統指標，可以對應地來(lái)對整個(gè)終端芯片里需要處理的上下行鏈路物理層算法的運算量進(jìn)行評估。

　　針對上下行運算量的評估主要采用的方法，不是說(shuō)基于什么樣的平臺，因為可能指令不一樣，一個(gè)指令可以操作的數據也不一樣，我們主要先根據運算情況，再來(lái)確定我們會(huì )涉及什么平臺。

　　從幀結構來(lái)看，FDD有10個(gè)下行子幀、10個(gè)上行子幀，TDD的幀結構可以有多種上下行配置的選擇。根據FDD和TDD的幀結構定義來(lái)看，LTE的TDD與FDD系統復雜度并無(wú)太大區別，硬件加速器在TDD和FDD系統中都可以應用。整個(gè)芯片的架構都是由一個(gè)雙核或者單核多線(xiàn)程的處理器加上幾個(gè)硬件加速器構成，并加上適當的硬件功能引擎，這種架構既適用于TDD系統，亦可使用在FDD系統中。

　　在LTE芯片設計中，最具挑戰性的是它必須支持大量的實(shí)時(shí)數據的處理。整個(gè)芯片就是一個(gè)多核多線(xiàn)程的架構，每個(gè)核可采用一個(gè)多線(xiàn)程的設計結構。這樣的處理架構能夠降低整個(gè)芯片的功耗以及運行頻率壓力。每個(gè)硬件加速模塊一定有它所擁有的獨立的存儲單元，如果沒(méi)有獨立的存儲單元，總線(xiàn)帶寬的壓力非常大，這方面的因素將是未來(lái)需要考慮的重點(diǎn)。如果功耗不能降低，對整個(gè)LTE芯片的產(chǎn)業(yè)化也將是一個(gè)瓶頸。

　　對于芯片的開(kāi)發(fā)周期而言，因為L(cháng)TE系統現在已經(jīng)有比較好的標準定義，我們需要對它的很多細節進(jìn)行架構分析，然后再進(jìn)行加速模塊設計，以及整個(gè)集成系統的集成和整個(gè)芯片的開(kāi)發(fā)，對芯片系統進(jìn)行很好的驗證，最后進(jìn)行芯片的生產(chǎn)。預計經(jīng)過(guò)一年半到兩年的時(shí)間，就可能實(shí)現商用。