構(gòu)建下一代802.11ac Wave3軟件定義調(diào)制解調(diào)器(下)

接上篇
5    示例1：802. 11ac  4x4，4  個空間流， 160MHz 配置
5.1 架構(gòu)
為實現(xiàn)支持 160MHz 帶寬和四個收發(fā)空間流的 4x4 Wi-FiMU-MIMO 調(diào)制解調(diào)器，CEVA 建議的解決方案包含：
? 一個 CEVA-XC4210 內(nèi)核
?  無線接口單元，包括四個前端單元，具有 160 濾波器 擴展
? 時間頻率單元，只有一個 512 FFT/IFFT 塊
? 位處理單元，包括六個維特比解碼器
? 信道估計濾波單元，包括四個濾波器實例
? QR 分解單元
? Mac/PHY 接口單元
還提供要在 DSP 內(nèi)核上實現(xiàn)的參考軟件。 這種架構(gòu)高 度靈活，支持修改算法，使其適應(yīng)更先進的方案，并支持添 加新功能，例如允許客戶區(qū)分他們的解決方案。

圖7 SIFS 預(yù)算    

圖8 8x8:8-160 架構(gòu)概述
5.2  運算
根據(jù)先前定義的架構(gòu)，圖 6 在接收  160MHz 4SS VHT 幀的 VHT 部分時有一定 的處理順序。從 RIU 輸出的每個 OFDM 數(shù)據(jù)符號推送到 TFU 硬件FFT 的存儲器中，這在每個天線上依次啟動。然后這些 FFT 輸出樣本由 DSP 進行處理。DSP 內(nèi)核專門負責相位跟蹤、 MIMO 均衡和 LLR 計算。最后，向 BPU 提供軟位進行去交 錯和解碼。
在 VHT-LTF 字段上，DSP 計算 4x4 信道估計。然后這16 個信道系數(shù)由 SMU 通過頻率進行濾波處理。為了節(jié)省時 間，這個過程依次應(yīng)用在一半子載波，這意味著前一半可由 DSP 處理，而剩余部分則進行濾波處理。濾波信道是均衡器 系數(shù)計算算法的輸入。這個復(fù)雜的計算通過三個步驟進行。 首先在 DSP 之外進行預(yù)處理。然后應(yīng)用 QR，最后在 DSP 中 完成后處理。
5.3  性能圖 6 的時序圖說明了接收過程中的硬件/軟件劃分，并重點突出了延遲要求和范圍。眾所周知， 在收到誘發(fā)響應(yīng)的幀后， Wi-Fi 的一個主 要約束會關(guān)聯(lián)到所控制幀（如 ACK）的強制性發(fā)送，這發(fā) 生在被稱為 SIFS 時間的一段時間后。如圖 7 中的原理圖所 示，在 16us
的 SIFS 期間，Wi-Fi 系統(tǒng)必須依次完成接收幀的 解調(diào)，檢查 MAC 層的有效負荷，將射頻從接收轉(zhuǎn)為發(fā)送， 同時準備下一次傳輸。由于 MAC 處理的預(yù)算時間是 2us， 并且 RX/TX 周轉(zhuǎn)時間也是  2us，因此可以分配12us作為 PHY Rx 處理延遲時間（即傳輸中的幀結(jié)束和有效負荷最后一位 的解碼之間的延遲）。PHY 接收延遲的一個主要原因是來自 VHT-LTF 字段的 均衡器系數(shù)計算（圖 6 的橙色框）。因
此，對于其延遲不能在接收過程中減少的單數(shù)據(jù)符號幀，延遲約束特別嚴格。
延遲約束的另一個后果是，參與數(shù)據(jù)處理的每個系統(tǒng)組件（DSP 和 HWA）必須在不到 3.6us 內(nèi)完成任務(wù)，以防止在接 收長幀時延遲積累超過 12 us。圖 6 顯示，CEVA Wave 3 Wi-Fi 解決方案與先前制定的目 標相比有大幅提高。6示例  2：802. 11ac  8x8，8個空間流， 160MHz 配置在前一節(jié)中顯示的 4x4 配置的相同平臺因使用了兩個CEVA-XC4210 DSP 內(nèi)核，所以可擴展到最高支持 8x8，8 個 空間流。由于將 8x8 平臺與 4x4 平臺關(guān)聯(lián)而實現(xiàn)了最多 12 個空間流，5GHz 802.11ac 8x8 與 2.4GHz802.11n 4x4 雙頻段并 發(fā)，從而打造了 10Gb/s 802.11ac Wave 3 解決方案。

7 結(jié)論
本白皮書介紹了實現(xiàn)下一代 802.11 ac Wave 3 的靈活且 可擴展的架構(gòu)，支持最多 8x8 MIMO 的復(fù)雜配置。這個單一 的可擴展架構(gòu)滿足了三個不同的細分市場，即三個不同的需 求：2x2、4x4 和 8x8。創(chuàng)新的軟件定義架構(gòu)基于 CEVA DSP，非常靈活，是支 持 MU-MIMO 的 802.11ac Wi-Fi  系統(tǒng)的關(guān)鍵特征。借助更高 的吞吐量及其帶來的更有效的網(wǎng)絡(luò)利用率，MU-MIMO 很快 將會變得非
常重要，成為 802.11ac 設(shè)備的必備要求。對于預(yù) 編碼和功率分配，有許多不同的算法。MU-MIMO 是一個更 復(fù)雜問題的一部分，該問題涉及 MU-MIMO 用戶兼容性評 估的鏈路級跨層優(yōu)化。它包括用戶選擇和調(diào)度、快速鏈路自 適應(yīng)的 PER 評估等。所有這些很大程度上得益于軟件定義 的實現(xiàn)，因為更革新、更高性能的算法會隨著時間的推移逐 漸實現(xiàn)。