無線基帶演進－4G調(diào)制解調(diào)器的多種設計方案

在4G無線基帶的演進中，目前有兩大不斷發(fā)展的技術在爭逐領導地位，這就是LTE和WiMAX。 WiMAX的定位是計算設備和M2M的首選技術，以及為尚未發(fā)展的地區(qū)提供固定無線聯(lián)機網(wǎng)絡，并獲得英特爾(Intel)和其它多家公司領導的WiMAX 論壇支持。LTE則沿著“GSM”的路線，朝手機寬帶的路線演進而來，由第三代合作伙伴項目(3GPP)支持，并被包括高通(Qualcomm)、意法- 愛立信(ST-Ericsson)、Verizon、Vodafone在內(nèi)的眾多基帶OEM廠商和運營商所采納。最終哪項標準會獲勝尚是未知之數(shù)，不過結果極有可能是兩者共存，在不同地區(qū)服務不同的用戶群。為了確保這兩個標準都被4G調(diào)制解調(diào)器所支持，市場便需要一種能夠同時滿足在兩種技術發(fā)展藍圖的靈活解決方案。

移動調(diào)制解調(diào)器的發(fā)展所面對的限制，不單限于越來越復雜無線標準。今天的智能電話必須支持多個無線接口。除WiMAX 和/或 LTE之外， 4G移動設備還需支持大量無線接口，如GSM、GPRS、EDGE、W-CMDA、HSPA和最新推出的HSPA+等。

由于無線基帶市場的未來不可預見，致使芯片供貨商所面臨的環(huán)境十分嚴苛。開發(fā)成本和多個變化中的標準，使終端調(diào)制解調(diào)器的傳統(tǒng)硬連線設計方法要面對更大的風險。譬如供貨商開發(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，硬連線很難在不必重復設計大量硅技術的前提下，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，支持多個標準并能縮短開發(fā)周期的可編程解決方案的需求。

移動寬帶調(diào)制解調(diào)器的不同設計方案

在新型移動基帶芯片的設計中，有三個主要方案可供選用：

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

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

SDR方案－一種完全的“軟件調(diào)制解調(diào)器”實現(xiàn)方案，可在同一塊芯片上以軟件同時支持多個無線標準。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，能夠處理多個現(xiàn)有或未來的標準，而無需重新設計新產(chǎn)品。該方案的主要問題在于，相比專為所支持標準而優(yōu)化的硬連線方案，其設計工作較復雜，功耗也比較高。

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

采用CEVA-X1641的混合式移動調(diào)制解調(diào)器方案

CEVA-X是一個高性能多用途的DSP內(nèi)核系列，廣泛用于移動和無線應用中，并已大批量付運到多家領導廠商。


CEVA-X1641是CEVA-X DSP系列中的一款四MAC單元產(chǎn)品，由 4 個16 位數(shù)據(jù)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針對移動調(diào)制解調(diào)器SoC提供了多個不同的軟硬件劃分。不同的基帶客戶能夠在自己的調(diào)制解調(diào)器設計中，采用從單核心到多核心的不同實現(xiàn)方案和劃分，并通過不同硬件加速器來完成調(diào)制解調(diào)器功能。選擇一種極為強大的市場標準DSP架構(如CEVA-X1641)可以保護軟件投資，并為未來產(chǎn)品世代確定發(fā)展藍圖。目前已經(jīng)有多家CEVA客戶選擇CEVA-X1641作為首選DSP來構建4G調(diào)制解調(diào)器。

采用CEVA-XC的軟件調(diào)制解調(diào)器SDR方案

CEVA-XC是一種專為先進的無線通信而設計與優(yōu)化、功能極為強大的通信處理器。CEVA-XC是基于CEVA-X，可通過軟件支持多種無線接口，包括要求最嚴苛的4G移動標準、LTE cat. 5 和 WiMAX II (IEEE 802.16m)，以及3G 與 3.5G。這種創(chuàng)新處理器能夠同時支持同一個架構上的多個無線接口，實現(xiàn)真正的軟件式調(diào)制解調(diào)器。

CEVA-XC采用軟件可編程設計架構，通過單一引擎來完成所有無線處理工作，無需多個基帶協(xié)處理器，這就省去了這類分布式架構常見的額外的內(nèi)存、數(shù)據(jù)緩存和整體數(shù)據(jù)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個矢量通信單元(Vector Communications Unit)而構建。每個向量單元是一個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指令集可以滿足4G無線調(diào)制解調(diào)器的要求，包括矩陣處理、MIMO檢測器、復雜濾波、數(shù)據(jù)交換和比特流處理。

本文引用地址：http://2s4d.com/article/201706/351413.htm

小結

隨著行業(yè)向4G方向發(fā)展，因開發(fā)成本和多個變化標準的問題，使傳統(tǒng)基于硬連線的設計方案的風險大增。所以，設計一個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重要的。一種基于混合式方案或全軟件式調(diào)制解調(diào)器的可編程設計解決方案能夠實現(xiàn)所需的可復用性，并確保產(chǎn)品能快速上市。

無線基帶領導廠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(nèi)核)進行標準化，獲授權廠商可以根據(jù)其系統(tǒng)架構和靈活性水平進行選擇。而且，最新的節(jié)能和工藝幾何尺寸縮小技術，也使到這些可編程設計方案日漸成為多種應用中實現(xiàn)4G方案的首選方法。

發(fā)布者：小宇