多核DSP彌補高端基站芯片技術(shù)短板
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市場(chǎng)調研機構ABIResearch的數據顯示，到2010年，全球無(wú)線(xiàn)基站半導體市場(chǎng)將由2008年的約60億美元增長(cháng)到約75億美元，以中國為代表的發(fā)展中國家3G（第三代移動(dòng)通信技術(shù)）網(wǎng)絡(luò )建設將是最主要的市場(chǎng)推動(dòng)力。
領(lǐng)先廠(chǎng)商邁向高端技術(shù)
從技術(shù)角度而言，業(yè)界對3G無(wú)線(xiàn)基站芯片最首要的要求是高性能，不同于以語(yǔ)音業(yè)務(wù)見(jiàn)長(cháng)的GSM（全球移動(dòng)通信系統），3G網(wǎng)絡(luò )將以提供高速數據業(yè)務(wù)為主，其數據處理能力比GSM提升了至少3倍。由于3G基站需要支持多種標準，因此對芯片的靈活性也提出較高的要求。此外，功耗和成本同樣也是業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。
3G基站必須要面對的挑戰是如何在繼續降低單位通道成本的同時(shí)增加功能,以支持新的業(yè)務(wù)和協(xié)議以及不斷變化的用戶(hù)使用模式。目前，無(wú)線(xiàn)基站采用了FPGA(現場(chǎng)可編程門(mén)陣列)來(lái)實(shí)現遠程基站升級，提升設備靈活性，延長(cháng)基站設備壽命，同時(shí)節省成本。今年4月，全球可編程邏輯解決方案領(lǐng)導廠(chǎng)商賽靈思公司推出了基于65納米工藝的Virtex-5FXT器件，該系列器件是針對支持高速串行連接的嵌入式處理應用領(lǐng)域而優(yōu)化的，與前一代90nmFPGA相比，速度平均提高30%，邏輯容量增加65%，而功耗卻降低了35%。“在單片器件上集成重要處理性能和SERDES(串行/解串器)元件，可為那些需要節約板級空間和成本、同時(shí)又需要滿(mǎn)足高性能要求的設計人員提供巨大的價(jià)值。”市場(chǎng)調查公司ForwardConcepts總裁WillStrauss認為，“在無(wú)線(xiàn)應用中，Virtex-5FXT平臺技術(shù)可以支持的基站類(lèi)型是受到高度關(guān)注的，特別是在支持4G（第四代移動(dòng)通信技術(shù)）通信系統的LTE(長(cháng)期演化)基帶的應用領(lǐng)域。”
事實(shí)上，DSP(數字信號處理)領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)也早已將目光投向了超3G領(lǐng)域。今年年初，TI(德州儀器)在其推出的DSP器件中結合PHY(物理層)處理的數學(xué)功能與MAC(介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制層)處理的邏輯功能，大幅提升了可用存儲容量以及快速訪(fǎng)問(wèn)存儲數據的能力顯著(zhù)提高了高級多處理超3G移動(dòng)通信局端應用的DSP功能。這些全新DSP技術(shù)的推出，不僅使基站OEM（原始設備生產(chǎn)商）能夠減少芯片以降低系統成本，還能提高系統密度以支持更多的載波或通道數量。IDC(國際數據公司)無(wú)線(xiàn)半導體項目經(jīng)理FlintPulskamp指出：“由于LTE即將在近期實(shí)現，基站OEM廠(chǎng)商應該為系統配備靈活的處理器，以滿(mǎn)足迫在眉睫的性能與數據處理要求。”
多核DSP助家庭基站普及
目前，3G的實(shí)際部署也面臨覆蓋、容量和信號強度等諸多問(wèn)題。高速高帶寬的3G信號對建筑物墻體的穿透能力較弱，室內覆蓋質(zhì)量也不盡如人意，而直接通過(guò)建設更多的宏基站來(lái)增加網(wǎng)絡(luò )容量的做法成本很高。picoChip(比克奇)公司首席市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)副總裁RupertBaines告訴《中國電子報》記者，在英國，如果采用增加宏基站的方法，室內的覆蓋領(lǐng)域每增加1米，就會(huì )增加將近3億歐元的投入，對于中國這樣一個(gè)幅員遼闊的國家而言，其增加的投資數目之巨更是不可想象的。因此，家庭基站的重要性就凸顯出來(lái)。
picoChip是家庭基站的芯片的主要供應商，據RupertBaines介紹，無(wú)線(xiàn)系統的復雜程度越來(lái)越高，這就為可編程或可重構、具有ASIC(專(zhuān)用集成電路)處理性能且無(wú)需大量開(kāi)發(fā)時(shí)間和開(kāi)發(fā)成本的解決方案創(chuàng )造了機會(huì )。picoChip平臺的核心是一個(gè)可擴展的多核DSP，它在一個(gè)陣列里集成了數百個(gè)處理單元，但它可以采用常見(jiàn)的標準語(yǔ)言進(jìn)行編程，這種架構將ASIC（專(zhuān)用集成電路）的高計算密度與傳統高端數字信號處理器的可編程性結合起來(lái)，幫助設備制造商降低了材料成本和功率消耗，同時(shí)也加快了開(kāi)發(fā)進(jìn)度。目前，已有中國的家庭基站解決方案供應商采用相關(guān)的芯片和參考設計軟件。
無(wú)線(xiàn)“交警”優(yōu)化數據處理
在未來(lái)的5年里，全球無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)數將增加17億。由于使用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )來(lái)實(shí)現數據密集應用的用戶(hù)不斷增長(cháng)，無(wú)線(xiàn)服務(wù)供應商需要在保持低運營(yíng)成本的同時(shí)對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行優(yōu)化。在很多情況下，服務(wù)供應商的網(wǎng)絡(luò )不能充分處理如此大幅增長(cháng)的數據及語(yǔ)音流量，因而常常導致掉線(xiàn)或電話(huà)延遲接通等問(wèn)題。
這些問(wèn)題可以通過(guò)改進(jìn)無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò )控制器(RNC)的分組處理功能而得到有效的解決。TI高密度與核心基礎局端DSP產(chǎn)品全球業(yè)務(wù)總經(jīng)理JohnSmrstik在接受《中國電子報》記者采訪(fǎng)時(shí)表示，無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò )控制器的作用類(lèi)似于“交通警察”，將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接至有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，并確保數據包能夠順利抵達其目的地。RNC通過(guò)在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )與有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )之間發(fā)揮橋梁作用，確保被處理的數據包能夠抵達其最終目的地，它所執行的用戶(hù)數據處理能夠優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )服務(wù)的有效利用率。在RNC處理數據的過(guò)程中，數據包被固定地以精簡(jiǎn)及時(shí)的方式發(fā)送出去。針對分組處理的網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化要求，以更完善的硬件架構顯著(zhù)提升有效分組處理能力。
據JohnSmrstik介紹，TI采用多核DSP來(lái)完成平常由通用處理器和RISC（精簡(jiǎn)指令集計算機）執行的功能，其低成本方案可使服務(wù)供應商能進(jìn)行高效分組處理，從而在不額外增加RNC的情況下實(shí)現網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化。TI的高級系統架構多核DSP可針對高性能的包至包分組處理進(jìn)行優(yōu)化，從而提高無(wú)線(xiàn)系統的總體效率。
記者點(diǎn)評
新技術(shù)角逐基站芯片市場(chǎng)
3G通信對數據處理能力的嚴苛要求使得基站芯片成為全球領(lǐng)先半導體企業(yè)展示技術(shù)實(shí)力的舞臺，從目前的技術(shù)狀況來(lái)看，FPGA和多核DSP還將繼續在基站處理器領(lǐng)域擔當主角。在從3G邁向LTE、WiMAX（微波存取全球互通）和HSPA（高速分組接入）/HSPA+等應用的過(guò)程中，FPGA和多核DSP的競爭還將延續下去。與單核DSP相比，多核DSP在提高性能、降低成本和功耗的同時(shí)，也增加了執行DSP算法的復雜性，因此，多核DSP供應商應更加注重對客戶(hù)的支持。
家庭基站是3G產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統的重要組成部分，在該領(lǐng)域，除了處理器芯片技術(shù)的完善之外，如何尋求成功的商業(yè)模式也是值得探討的話(huà)題。而RNC屬于廣義的基站產(chǎn)品范疇，多核DSP同樣具有很強的競爭力。
當然，我們在談?wù)摶拘酒瑫r(shí)，目光也不必僅限于處理器芯片，射頻、功放、數據轉換等模擬器件也將為業(yè)內廠(chǎng)商提供用武之地。
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