將MicroTCA導(dǎo)入無線基帶設(shè)計

MicroTCA正在成為嵌入信號處理應(yīng)用，尤其是高性能的多處理器系統(tǒng)中日益普及的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)采用了可滿足“運(yùn)營商級”電信設(shè)備需求的先進(jìn)中間卡（AdvancedMC），從而找到了進(jìn)入電信應(yīng)用的途徑，如無線基帶處理。

無線基帶處理是一種高需求的應(yīng)用，它需要高能效的解決方案。任何系統(tǒng)還必須柔性地適應(yīng)多種標(biāo)準(zhǔn)的要求，并適應(yīng)快速發(fā)展的各個電信標(biāo)準(zhǔn)。本文討論了設(shè)計過程中的各種因素，包括處理器、互連和軟件平臺的選擇。

對于這種靈活、高性能的應(yīng)用，處理器的主要選擇是DSP和FPGA。過去，DSP 是標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，但FPGA供應(yīng)商已經(jīng)提高了自己的信號處理能力：今天的很多應(yīng)用得益于一種結(jié)合DSP和FPGA的混合式多處理器系統(tǒng)。一個高速互連能夠使一個子系統(tǒng)包含多個DSP（如3或4個）和一個FPGA，使設(shè)計者提供正確的性能組合，去滿足自己的系統(tǒng)要求。

當(dāng)硅片供應(yīng)商繼續(xù)增加自己的DSP和FPGA性能，并增加多個核心來提升馬力時，嵌入系統(tǒng)設(shè)計者必須確保自己的數(shù)據(jù)交換架構(gòu)能跟上這個步伐。分布式應(yīng)用需要多種層次上的互連：一塊電路板上的芯片之間、一個背板上的電路板之間以及多個機(jī)架之間的互連。

一個具有2x2多輸入多輸出（MIMO）的20MHz WiMAX基帶系統(tǒng)要求大約1.5Gbps的天線數(shù)據(jù)速率。支持三扇區(qū)的典型基站要求超過4.5Gbps的聯(lián)合接口速率，它可以通過三個獨立的射頻頭連接或一個鏈?zhǔn)絾芜B接而得到支持。基于開放標(biāo)準(zhǔn)的接口（如CPRI或OBSAI）可以用于數(shù)據(jù)的成幀。當(dāng)支持信道采用擴(kuò)頻技術(shù)編碼（如CDMA）的MIMO系統(tǒng)時，所有基帶處理塊都有來自所有天線的數(shù)據(jù)。

除了原始性能以外，設(shè)計者還必須考慮自己所選結(jié)構(gòu)的成本，包括初始投資費用和運(yùn)營成本。他們還應(yīng)尋求標(biāo)準(zhǔn)接口，使自己的設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)跨不同平臺的重用，包括現(xiàn)在與未來，并且能夠從支持標(biāo)準(zhǔn)的一系列供應(yīng)商中作出選擇。

無線基帶信號處理的互連

對于高性能信號處理應(yīng)用，現(xiàn)在一般考慮四種結(jié)構(gòu)：InfiniBand、PCI Express(PCIe)、以太網(wǎng)和Serial RapidIO(SRIO)。

InfiniBand開始有英特爾公司的強(qiáng)大支持，但該公司后來停止了自己的開發(fā)支持，轉(zhuǎn)向支持PCI Express。InfiniBand設(shè)計為一種交換式結(jié)構(gòu)互連，可以用于局域網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)，但近來更多地定位在存儲應(yīng)用。雖然從技術(shù)方面它提供很好的特性，尤其是在管理方面，但它并未設(shè)法在嵌入應(yīng)用中立足，而且沒有供它使用的AdvancedMC規(guī)范。

PCIe是PCI的串行版，提供每通路(lane)最大2.5Gbps的數(shù)據(jù)速率，一般MicroTCA中每個AdvancedMC限制為四通路。PCIe特別適合作為一種快速低成本的外設(shè)、I/O與主處理器的連接方式。它還有良好的支持和不錯的采用數(shù)量，有些DSP和FPGA供應(yīng)商把它作為一種原生接口。不過，在超過一定數(shù)量設(shè)備情況下，PCIe并不具有良好的縮放性，并且不適合多主處理器環(huán)境，如機(jī)架互連。

因此，PCIe一般用于與一個獨立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)的點對點連接，反映在最近公布的SCOPE Alliance AdvancedMC Hardware Profile上。很多情況下，實際上是在以太網(wǎng)（千兆和10GigE）與SRIO之間作數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇。

在很多應(yīng)用類型中，以太網(wǎng)都是一種常見的選擇。WiMax和LTE是以太網(wǎng)上的 IP技術(shù)。以太網(wǎng)用于基站回程網(wǎng)的傳輸正在引起注意。千兆以太網(wǎng)今天已發(fā)展出不同版本，得到廣泛使用，10GigE通過XAUI標(biāo)準(zhǔn)在 AdvancedMC中得到支持。自從以太網(wǎng)在廣域網(wǎng)中的早期應(yīng)用以來，它已變得無處不在。

千兆以太網(wǎng)提供點對點的分組架構(gòu)，數(shù)據(jù)包大小可變。MicroTCA用其作為基本結(jié)構(gòu)，幾乎確保能得到控制平面上機(jī)架內(nèi)所有AdvancedMC的支持。現(xiàn)在沒有針對千兆以太網(wǎng)的通用服務(wù)質(zhì)量（QoS）標(biāo)準(zhǔn)，越來越多的路由器與交換機(jī)提供一些QoS特性，使基本結(jié)構(gòu)也能用于低帶寬的數(shù)據(jù)平面?zhèn)鬏敗?/span>