3G與超3G：利用多核處理器優(yōu)勢實現(xiàn)卓越3G、WiMAX 及LTE性能

　　如今，多內(nèi)核處理器正日益成為解決蜂窩基站功率與性能難題的常用有效工具。

　　雖然無線領域中最受青睞的應用仍然是語音，但是數(shù)據(jù)正緊隨其后，迅速成為熱門的3G 應用，而且隨著運營商對諸如移動 WiMAX （IEEE 802.16e） 和長期演進 （LTE） 等 4G 技術的部署，數(shù)據(jù)的這種發(fā)展勢頭還將持續(xù)下去。在電子郵件、Web 瀏覽、音樂下載以及機器對機器 （M2M） 的應用中，所有數(shù)據(jù)流量都會增加每個收發(fā)器基站 （BTS） 或節(jié)點 B （Node B） 的工作量，在城市地區(qū)尤為如此。

　　在為 BTS 調制解調器應用開發(fā)片上系統(tǒng) （SoC） 的過程中，這些工作量會為芯片設計人員帶來新的挑戰(zhàn)。一個主要問題是基帶處理器平臺，在該平臺上多內(nèi)核處理器正日益成為平衡功率與性能的高效率通用工具。

　　對于 3G 與 4G BTS 應用而言，理想的解決方案應采用具備片上加速器的多內(nèi)核數(shù)字信號處理器 （DSP），從而避免采用 FPGA 或微處理器的麻煩。多內(nèi)核平臺能夠降低研發(fā)成本并同時加速開發(fā)與上市進程，尤其在用于軟件可編程平臺時更為如此，因而可支持多種應用并形成可擴展解決方案以支持各種外形尺寸，進而使 BTS 廠商直接受益。

　　此外，理想的解決方案還可包含高性能接口，如用于網(wǎng)絡連接的千兆位以太網(wǎng)，片上開放式基站架構項目 （OBSAI） ，通用公共無線電廣播接口 （CPRI） 天線接口等，以支持通過底板與 RF 收發(fā)器卡或者遠程無線電廣播前端 （RRH）的連接， 同時也能實現(xiàn) DSP 間連接與 RapidIO 的直接連接。圖 1 對部分選擇進行了說明。

圖 1 支持通過底板與 RF 收發(fā)器卡或者遠程無線電廣播前端 (RRH) 的連接，
同時也能實現(xiàn) DSP 間連接與 RapidIO 的直接連接的接口選項

　　電源問題是眾多移動基礎局端廠商及其供應商升級至多內(nèi)核設計的主要原因。隨著 BTS 工作負載的不斷增加，鑒于所需功率與散熱，僅僅簡單地提高 DSP 頻率已不再是可行的解決方案。而取代更高性能DSP的首選方案將是采用多核設計。例如，如果系統(tǒng)需要 DSP 提供 3GHz 性能，那么最理想的選擇是采用三個運行頻率均為 1GHz， 并采用單個 DSP 封裝的內(nèi)核。這種設計可以同時滿足電源與性能的要求。

　　另一個針對高性能 DSP 的低功耗技術是 TI 的 SmartReflex？ 技術，其可以同時降低靜態(tài)與動態(tài)功耗，并且可同時保持指定的器件性能。TI 的 Smart Reflex 需要考慮眾多技術因素，如基于制造工藝的專用器件硅芯片特性以及熱參數(shù)等。這樣可有效降低 DSP 的功耗，同時保持性能目標 —— 當前 TCI6488 為 1GHz，是集成了 Smart Reflex 技術的 DSP 之一。

　　新靈活性

　　由于 DSP 變得更為強大，因此它們能夠完成以前需要輔助元件（如通用處理器、RISC處理器以及 FPGA 等）才能完成的任務。如 TI的 TCI6488 等最新的多內(nèi)核 DSP 具有足夠強大的能力來處理基帶卡中的所有任務。由于消除了不必要的組件并進而降低了材料清單 （BoM） 成本，因而其可以直接改進廠商的賬本底線并增強競爭優(yōu)勢。此外，避免采用高功耗的 FPGA 還有助于系統(tǒng)設計人員充分滿足效率要求。

　　例如，在 TCI6488 等多內(nèi)核處理器中，系統(tǒng)設計人員可以安排單個 DSP 內(nèi)核來負責 MAC 處理（以前需要獨立的 RISC 處理器），而讓其他的 DSP 內(nèi)核來管理 PHY 處理與其他功能。通過同時支持同一平臺中的 MAC 與 PHY 層處理，TCI6488 還可以優(yōu)化設計過程。根據(jù)各自的策略以及內(nèi)部能力，廠商可以采用 TI 提供的多功能庫，然后集成在一起創(chuàng)建其自己的獨特解決方案，也可以與 TI 的第三方合作伙伴攜手開發(fā)完整的交鑰匙解決方案。

　　可用的此類解決方案之一是完整的移動 WiMAX Wave 2 PHY 與 MAC 解決方案。無論采用哪種選擇，系統(tǒng)設計人員現(xiàn)在都可以在競爭激烈的市場中（如已經(jīng)有超過 300 家廠商在拼殺的移動 WiMAX市場）實現(xiàn)所需的高靈活性、低開發(fā)成本以及快速的上市時間。

　　此外，最新 DSP 還可以支持多種空中接口，使各廠商能夠靈活地利用相同平臺與知識庫來應對多個市場，從而不僅能夠降低開發(fā)成本，同時還能加速上市進程。例如，TCI6488 目前可支持 LTE、WCDMA/HSPA/HSPA+、TD-SCDMA、WiMAX以及 GSM/EDGE 等。圖 2 對部分當前配制選項進行了說明。

圖 2 TC16488 當前支持 LTE、WCDMA/HSPA/HSPA+/TD-SCDMA、WiMAX 以及 GSM/DGE

　　這些技術選擇還可以說明 TCI6488 等基帶平臺如何通過提供每信道卡最高載波數(shù)量以及使其能夠在同一基帶硬件中支持新功能與新標準，從而降低無線運營商的資本開支。

　　此外，TCI6488 還可以證明多內(nèi)核 DSP 如何為廠商提供通過擴展單個產(chǎn)品設計而支持各種應用的靈活性。例如，系統(tǒng)設計人員可以將多個 TCI6488 鏈接在一起，以針對微微蜂窩與宏蜂窩應用而縮小或擴展平臺。此外，系統(tǒng)設計人員還可以選擇讓一個電路板處理發(fā)射功能，而讓另一塊電路板處理接收功能，或者讓單個電路板同時處理特定數(shù)量用戶的收發(fā)功能。圖 3 對部分定制選項進行了說明。

圖3  系統(tǒng)設計人員可用的定制選項