TD-LTE芯片設(shè)計(jì)的最大挑戰(zhàn)
LTE在芯片設(shè)計(jì)時(shí),需要考慮帶寬、實(shí)時(shí)性要求,通過硬件與軟件的分工,進(jìn)行系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)。其中最主要的是處理帶寬,對應(yīng)不同的處理量,有不同的采樣率、總線帶寬以及外部通信口的帶寬。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/84076.htm在芯片設(shè)計(jì)之初,芯片處理需求分析主要包括功能的需求分析和性能的需求分析。在性能要求比較高的時(shí)候,需要增加新的功能模塊來提高整個(gè)芯片的性能。在系統(tǒng)分析的初期要對整個(gè)系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行分工,做出系統(tǒng)的架構(gòu)分析。
結(jié)合系統(tǒng)指標(biāo),我們認(rèn)為最主要的是如何處理帶寬。不同帶寬需求,對應(yīng)著不同的處理數(shù)據(jù)量的需求,還有不同的采樣率、總線帶寬以及對外的通信接口的帶寬。在實(shí)時(shí)性上,幀結(jié)構(gòu)、調(diào)制編碼方式、發(fā)射鏈和接收鏈的數(shù)據(jù)處理量也會隨著系統(tǒng)不同而有不同需求。
LTE峰值速率要求為下行速率達(dá)到100Mbps,上行速率達(dá)到50Mbps,頻譜利用率非常高,一個(gè)RB(Resource Block)定義為12個(gè)子載波,頻率間隔15kHz,6個(gè)或者7個(gè)OFDM符號。在LTE的系統(tǒng)需求里,LTE的帶寬有6種配置,從1.4MHz到20MHz。所以終端的芯片要對應(yīng)不同的配置,進(jìn)行不同的復(fù)雜度分析。帶寬處理的資源塊的數(shù)量不同,帶寬的采樣率也是不一樣的。
根據(jù)LTE系統(tǒng)指標(biāo),可以對應(yīng)地來對整個(gè)終端芯片里需要處理的上下行鏈路物理層算法的運(yùn)算量進(jìn)行評估。
針對上下行運(yùn)算量的評估主要采用的方法,不是說基于什么樣的平臺,因?yàn)榭赡苤噶畈灰粯?,一個(gè)指令可以操作的數(shù)據(jù)也不一樣,我們主要先根據(jù)運(yùn)算情況,再來確定我們會涉及什么平臺。
從幀結(jié)構(gòu)來看,F(xiàn)DD有10個(gè)下行子幀、10個(gè)上行子幀,TDD的幀結(jié)構(gòu)可以有多種上下行配置的選擇。根據(jù)FDD和TDD的幀結(jié)構(gòu)定義來看,LTE的TDD與FDD系統(tǒng)復(fù)雜度并無太大區(qū)別,硬件加速器在TDD和FDD系統(tǒng)中都可以應(yīng)用。整個(gè)芯片的架構(gòu)都是由一個(gè)雙核或者單核多線程的處理器加上幾個(gè)硬件加速器構(gòu)成,并加上適當(dāng)?shù)挠布δ芤?,這種架構(gòu)既適用于TDD系統(tǒng),亦可使用在FDD系統(tǒng)中。
在LTE芯片設(shè)計(jì)中,最具挑戰(zhàn)性的是它必須支持大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理。整個(gè)芯片就是一個(gè)多核多線程的架構(gòu),每個(gè)核可采用一個(gè)多線程的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。這樣的處理架構(gòu)能夠降低整個(gè)芯片的功耗以及運(yùn)行頻率壓力。每個(gè)硬件加速模塊一定有它所擁有的獨(dú)立的存儲單元,如果沒有獨(dú)立的存儲單元,總線帶寬的壓力非常大,這方面的因素將是未來需要考慮的重點(diǎn)。如果功耗不能降低,對整個(gè)LTE芯片的產(chǎn)業(yè)化也將是一個(gè)瓶頸。
對于芯片的開發(fā)周期而言,因?yàn)長TE系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)有比較好的標(biāo)準(zhǔn)定義,我們需要對它的很多細(xì)節(jié)進(jìn)行架構(gòu)分析,然后再進(jìn)行加速模塊設(shè)計(jì),以及整個(gè)集成系統(tǒng)的集成和整個(gè)芯片的開發(fā),對芯片系統(tǒng)進(jìn)行很好的驗(yàn)證,最后進(jìn)行芯片的生產(chǎn)。預(yù)計(jì)經(jīng)過一年半到兩年的時(shí)間,就可能實(shí)現(xiàn)商用。
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