3G與超3G：利用多核處理器優(yōu)勢實(shí)現卓越3G、WiMAX 及LTE性能

　　如今，多內核處理器正日益成為解決蜂窩基站功率與性能難題的常用有效工具。

　　雖然無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域中最受青睞的應用仍然是語(yǔ)音，但是數據正緊隨其后，迅速成為熱門(mén)的3G 應用，而且隨著(zhù)運營(yíng)商對諸如移動(dòng) WiMAX （IEEE 802.16e） 和長(cháng)期演進(jìn) （LTE） 等 4G 技術(shù)的部署，數據的這種發(fā)展勢頭還將持續下去。在電子郵件、Web 瀏覽、音樂(lè )下載以及機器對機器 （M2M） 的應用中，所有數據流量都會(huì )增加每個(gè)收發(fā)器基站 （BTS） 或節點(diǎn) B （Node B） 的工作量，在城市地區尤為如此。

　　在為 BTS 調制解調器應用開(kāi)發(fā)片上系統 （SoC） 的過(guò)程中，這些工作量會(huì )為芯片設計人員帶來(lái)新的挑戰。一個(gè)主要問(wèn)題是基帶處理器平臺，在該平臺上多內核處理器正日益成為平衡功率與性能的高效率通用工具。

　　對于 3G 與 4G BTS 應用而言，理想的解決方案應采用具備片上加速器的多內核數字信號處理器 （DSP），從而避免采用 FPGA 或微處理器的麻煩。多內核平臺能夠降低研發(fā)成本并同時(shí)加速開(kāi)發(fā)與上市進(jìn)程，尤其在用于軟件可編程平臺時(shí)更為如此，因而可支持多種應用并形成可擴展解決方案以支持各種外形尺寸，進(jìn)而使 BTS 廠(chǎng)商直接受益。

　　此外，理想的解決方案還可包含高性能接口，如用于網(wǎng)絡(luò )連接的千兆位以太網(wǎng)，片上開(kāi)放式基站架構項目 （OBSAI） ，通用公共無(wú)線(xiàn)電廣播接口 （CPRI） 天線(xiàn)接口等，以支持通過(guò)底板與 RF 收發(fā)器卡或者遠程無(wú)線(xiàn)電廣播前端 （RRH）的連接， 同時(shí)也能實(shí)現 DSP 間連接與 RapidIO 的直接連接。圖 1 對部分選擇進(jìn)行了說(shuō)明。

圖 1 支持通過(guò)底板與 RF 收發(fā)器卡或者遠程無(wú)線(xiàn)電廣播前端 (RRH) 的連接，
同時(shí)也能實(shí)現 DSP 間連接與 RapidIO 的直接連接的接口選項

　　電源問(wèn)題是眾多移動(dòng)基礎局端廠(chǎng)商及其供應商升級至多內核設計的主要原因。隨著(zhù) BTS 工作負載的不斷增加，鑒于所需功率與散熱，僅僅簡(jiǎn)單地提高 DSP 頻率已不再是可行的解決方案。而取代更高性能DSP的首選方案將是采用多核設計。例如，如果系統需要 DSP 提供 3GHz 性能，那么最理想的選擇是采用三個(gè)運行頻率均為 1GHz， 并采用單個(gè) DSP 封裝的內核。這種設計可以同時(shí)滿(mǎn)足電源與性能的要求。

　　另一個(gè)針對高性能 DSP 的低功耗技術(shù)是 TI 的 SmartReflex？ 技術(shù)，其可以同時(shí)降低靜態(tài)與動(dòng)態(tài)功耗，并且可同時(shí)保持指定的器件性能。TI 的 Smart Reflex 需要考慮眾多技術(shù)因素，如基于制造工藝的專(zhuān)用器件硅芯片特性以及熱參數等。這樣可有效降低 DSP 的功耗，同時(shí)保持性能目標 —— 當前 TCI6488 為 1GHz，是集成了 Smart Reflex 技術(shù)的 DSP 之一。

　　新靈活性

　　由于 DSP 變得更為強大，因此它們能夠完成以前需要輔助元件（如通用處理器、RISC處理器以及 FPGA 等）才能完成的任務(wù)。如 TI的 TCI6488 等最新的多內核 DSP 具有足夠強大的能力來(lái)處理基帶卡中的所有任務(wù)。由于消除了不必要的組件并進(jìn)而降低了材料清單 （BoM） 成本，因而其可以直接改進(jìn)廠(chǎng)商的賬本底線(xiàn)并增強競爭優(yōu)勢。此外，避免采用高功耗的 FPGA 還有助于系統設計人員充分滿(mǎn)足效率要求。

　　例如，在 TCI6488 等多內核處理器中，系統設計人員可以安排單個(gè) DSP 內核來(lái)負責 MAC 處理（以前需要獨立的 RISC 處理器），而讓其他的 DSP 內核來(lái)管理 PHY 處理與其他功能。通過(guò)同時(shí)支持同一平臺中的 MAC 與 PHY 層處理，TCI6488 還可以?xún)?yōu)化設計過(guò)程。根據各自的策略以及內部能力，廠(chǎng)商可以采用 TI 提供的多功能庫，然后集成在一起創(chuàng )建其自己的獨特解決方案，也可以與 TI 的第三方合作伙伴攜手開(kāi)發(fā)完整的交鑰匙解決方案。

　　可用的此類(lèi)解決方案之一是完整的移動(dòng) WiMAX Wave 2 PHY 與 MAC 解決方案。無(wú)論采用哪種選擇，系統設計人員現在都可以在競爭激烈的市場(chǎng)中（如已經(jīng)有超過(guò) 300 家廠(chǎng)商在拼殺的移動(dòng) WiMAX市場(chǎng)）實(shí)現所需的高靈活性、低開(kāi)發(fā)成本以及快速的上市時(shí)間。

　　此外，最新 DSP 還可以支持多種空中接口，使各廠(chǎng)商能夠靈活地利用相同平臺與知識庫來(lái)應對多個(gè)市場(chǎng)，從而不僅能夠降低開(kāi)發(fā)成本，同時(shí)還能加速上市進(jìn)程。例如，TCI6488 目前可支持 LTE、WCDMA/HSPA/HSPA+、TD-SCDMA、WiMAX以及 GSM/EDGE 等。圖 2 對部分當前配制選項進(jìn)行了說(shuō)明。

圖 2 TC16488 當前支持 LTE、WCDMA/HSPA/HSPA+/TD-SCDMA、WiMAX 以及 GSM/DGE

　　這些技術(shù)選擇還可以說(shuō)明 TCI6488 等基帶平臺如何通過(guò)提供每信道卡最高載波數量以及使其能夠在同一基帶硬件中支持新功能與新標準，從而降低無(wú)線(xiàn)運營(yíng)商的資本開(kāi)支。

　　此外，TCI6488 還可以證明多內核 DSP 如何為廠(chǎng)商提供通過(guò)擴展單個(gè)產(chǎn)品設計而支持各種應用的靈活性。例如，系統設計人員可以將多個(gè) TCI6488 鏈接在一起，以針對微微蜂窩與宏蜂窩應用而縮小或擴展平臺。此外，系統設計人員還可以選擇讓一個(gè)電路板處理發(fā)射功能，而讓另一塊電路板處理接收功能，或者讓單個(gè)電路板同時(shí)處理特定數量用戶(hù)的收發(fā)功能。圖 3 對部分定制選項進(jìn)行了說(shuō)明。

圖3  系統設計人員可用的定制選項