采用TI多標(biāo)準(zhǔn)基站SoC實現(xiàn)性能、效率與差異化的全面提升

接收加速器協(xié)處理器 (RAC) RAC 能為多達 256 個 WCDMA 用戶執(zhí)行上行鏈路碼片率解擴運算。其包含基于矢量的高靈活性可配置關(guān)聯(lián)引擎，能夠支持大量的同步關(guān)聯(lián)。

RAC 支持下列模式的運算：
FD：用于生成原始符號的徑解擴
FT：用于執(zhí)行 EOL（過早、按時、延遲）測量的徑跟蹤
FPE：用于執(zhí)行徑干擾關(guān)聯(lián)的徑功耗估算

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PM：在天線上執(zhí)行脈沖響應(yīng)曲線以進行徑探測的路徑監(jiān)控器
PD：在簽名上執(zhí)行脈沖響應(yīng)曲線以進行前導(dǎo)碼檢測
SPE：執(zhí)行寬帶媒體流功耗測算的媒體流功耗估算功能

下面是 RAC 支持的上行鏈路物理通道：
DPCCH：專用物理控制通道
DPDCH：專用物理數(shù)據(jù)通道
HS-DPCCH：高速專用物理控制通道
E-DPCCH：增強型專用物理控制通道
E-DPDCH：增強型專用物理數(shù)據(jù)通道
PRACH：物理隨機訪問通道

Turbo 解碼器 3 (TCP3d)
Turbo 解碼器 3 協(xié)處理器 (TCP3d) 是前代 Turbo 解碼器 2 的改進版本。TCP3d 可支持 WCDMA、TD-SCDMA、LTE 和 WiMAX，是一種在上行鏈路處理中對 Turbo 代碼進行解碼的可配置外設(shè)。TCP3d 的輸入是系統(tǒng)位和校驗位的軟決策，而輸出既可為軟決策，也可為硬決策。為了最大限度地減少與使用該協(xié)處理器相關(guān)的開銷，TCP3d 可生成 Turbo 交錯表，并能在除執(zhí)行解碼之外還支持基于代碼模塊的 CRC 計算。其結(jié)果是 TCP3d 的開銷比 TCP2 低 7 倍。TCP3d 在 TCI6616 上的吞吐量在 6 次迭代后為 389Mbps。

Turbo 編碼器 (TCP3e)
Turbo 編碼器協(xié)處理器3 (TCP3e) 是用于 Turbo 代碼編碼的協(xié)處理器，可支持 WCDMA、TD-SCDMA、LTE 和 WiMAX。輸入 TCP3e 的是信息位，輸出的則是編碼后的系統(tǒng)位和校驗位。它支持基于代碼模塊的 CRC、turbo 編碼和 turbo 交錯表生成，最大吞吐能力為 643Mbps。

快速傅立葉轉(zhuǎn)換協(xié)處理器 (FFTC)
快速傅立葉轉(zhuǎn)換協(xié)處理器 (FFTC) 可實施用于 LTE 和 WiMAX 的 FFT/iFFT 和 DFT/iDFT。多內(nèi)核導(dǎo)航器 (Multicore Navigator) 使數(shù)據(jù)能夠直接在協(xié)處理器端進行輸入和輸出路由，并傳輸?shù)?I/O。此外，其還能執(zhí)行周期性的前綴移除和插入以及頻率轉(zhuǎn)換，從而進一步降低 DSP 上的處理負(fù)載。FFTC 的吞吐能力為每秒 12.72 億個副載波。

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圖 4 － TCI6616 方框圖

全面集成 —— TCI6616

圖 4 顯示了 TCI6616 的方框圖。

TCI6616 具有創(chuàng)新型 KeyStone 架構(gòu)、增強型 C66x 內(nèi)核并新增了 LTE 和 WCDMA 協(xié)處理器，能夠為無線基站應(yīng)用實現(xiàn)較其他 SoC 高 5 倍的性能提升。

TCI6618 AccelerationPacs
TCI6618 為 TCI6616 增添了加速特性，可將 LTE 性能翻番。由于 TCI6618 能夠與 TCI6616 實現(xiàn)引腳兼容，因而 OEM 廠商可通過選擇系統(tǒng)適用的器件輕松靈活地進行平臺優(yōu)化。

由于 LTE 系統(tǒng)能夠處理比 3G 系統(tǒng)高得多的數(shù)據(jù)速率，因而加速測重于對比特率的處理。

比特率協(xié)處理器
比特率協(xié)處理器 (BCP) 是一種多標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)處理器，其能夠大幅減輕 DSP 的所有比特率處理任務(wù)，從而使信號鏈的位處理部分無需占用任何 DSP 周期。它能夠顯著簡化了軟件設(shè)計，并能實現(xiàn)極低的系統(tǒng)時延。BCP 可執(zhí)行以下功能：
調(diào)制/解調(diào)
交錯/解交錯
速率匹配/解速率匹配
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• 加擾/解擾
• LTE 的 PUCCH 解碼
• Turbo 和卷積編碼
• CRC 連接和校驗

BCP 不僅能夠針對 MIMO 均衡實現(xiàn) turbo 干擾消除，而且還實現(xiàn)了高性能PUCCH format 2 解碼。當(dāng) LTE 達到最大下行鏈路 2.2 Gbps 的吞吐量、上行鏈路 1.1 Gbps 的吞吐量時，BCP 可減輕大約 15 GHz 的DSP MIPS。對于 WCDMA 而言，最大下行鏈路吞吐量可達 800 Mbps，最大上行鏈路吞吐量達 400 Mbps。

圖 5 － BCP 體系架構(gòu)

在 BCP 內(nèi)部，數(shù)據(jù)可通過一個內(nèi)部交換結(jié)構(gòu)從一個子模塊流入另一個子模塊。分組 DMA 流量管理器可通過 128 位的 BCP 導(dǎo)航器或直接 I/O 接口將流量從 BCP 進行輸入與輸出路由。BCP 以分組為單位進行數(shù)據(jù)處理，并能同時處理不同的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)將任務(wù)請求發(fā)送至 BCP 時，該任務(wù)首先被置入 BCP 導(dǎo)航器隊列中。BCP 調(diào)度程序依據(jù)任務(wù)優(yōu)先級選擇需要處理的任務(wù)。接著，由子模塊處理該任務(wù)。最后，可將 BCP 結(jié)果寫入緩沖器，并將描述符置入完整的隊列上有待進一步處理。因為極少需要軟件的介入，因此對 DSP 的周期需求顯著減少，同時 LTE 處理時延也會大幅降低。

我們在此將介紹另一種可簡化 DSP 處理需求的方法，通過諸如連續(xù)或并行干擾消除（SIC 或 PIC）等高級接收機技術(shù)來提升接收機的 MIMO 性能。這些算法需要功能強大的比特率協(xié)處理器才能高效地實現(xiàn)。解碼算法的迭代特征要求對數(shù)據(jù)進行多次解碼、處理、重新編碼和解碼，這對一般普通的系統(tǒng)而言可謂巨大的計算負(fù)擔(dān)，但對于 TCI6618 卻能輕松處理。
采用 TI 多標(biāo)準(zhǔn)基站 SoC 實現(xiàn)性能、效率與差異化的全面提升 2011 年 2 月

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Turbo PIC/SIC 的性能改進意義重大。例如，在 2x2 MIMO 方案中，一個調(diào)制為 QPSK 的典型的城域信道中，turbo PIC/SIC 能產(chǎn)生超過 3 dB 的信噪比 (SNR) 性能增益，從而與一般的接收機方法相比可提升高達 40% 的頻譜利用率。這不僅對運營商的意義重大，同時也是 TCI6618 與其他產(chǎn)品的重要差別點。

圖 6 顯示了 Turbo 干擾消除的數(shù)據(jù)流。BCP 和 FFTC 可從反饋路徑分擔(dān)絕大多數(shù)的 Turbo 均衡周期。

圖 6 － Turbo 干擾消除數(shù)據(jù)流

控制信道解碼器
作為 LTE 物理上行鏈路控制信道，PUCCH 可承載上行鏈路的控制信息，例如調(diào)度請求、確認(rèn)、重傳請求、信道狀態(tài)信息以及信道質(zhì)量指示 (CQI) 等信息。信道信息解碼會消耗很大的處理資源。（見圖 3）

PUCCH CQI 通過 Reed Muller (20, A) 模塊代碼進行編碼。各種不同類型的算法均可對此信息進行解碼。一種非常實用的基于 MRC 的算法可在軟件內(nèi)實施，但其性能不高。BCP 針對 PUCCH format 2、2a、2b 實現(xiàn)了高級的聯(lián)合信道均衡和解碼算法。這與其他更為基礎(chǔ)性的算法相比，可實現(xiàn)更高的性能。圖 7 顯示了分別采用 TCI6488 和 TCI6618 的實施周期比較。在該例中，我們對帶 5 個資源模塊的系統(tǒng)進行了仿真，每個系統(tǒng)均有 12 個 UE，并且使用 Reed Muller (20, 13) 進行編碼。在具備雙天線的情況下，對于從 DSP 內(nèi)核上的軟件到硬件加速器的傳輸處理中，BCP 承擔(dān)了 98% 的總 PUCCH format 2 處理量。

與典型算法相比，使用聯(lián)合檢測算法能將信噪比 (SNR) 性能提高 1 到 3 分貝。這種增強的性能不僅將顯著改進鏈路預(yù)算，而且還能減少 UE 的干擾，并提高下行頻譜利用率，從而提高整個 LTE 系統(tǒng)的性能，以為移動用戶帶來更精彩的體驗。

全面集成 —— TCI6618
除了 BCP 協(xié)處理器無與倫比的性能外，TCI6618 還添加了額外的 FFTC 和TCP3d 協(xié)處理器，能夠?qū)崿F(xiàn) SoC 功能的完美平衡。因此，在 6 個迭代中，F(xiàn)FTC 的總吞吐量為 1,908 Mbps，TCP3d 的總吞吐量則為 582 Mbps。與 TCI6616 相比，TCI6618 憑借均衡 CPU 內(nèi)核和協(xié)處理器 將 LTE 的能力提升了 2 倍以上。TCI6618 通過 2x2 MIMO 天線配置且利用高級接收機算法，可以支持兩個 20MHz 的 LTE區(qū)，下行吞吐量總計可達 300Mbps，而上行吞吐量總計則可達 150Mbps。