L1實時軟件子系統(tǒng) - 基于DSP的3G LTE應用設計

　　L1實時軟件子系統(tǒng)

　　飛思卡爾提供LTE L1支持軟件庫，包括一個定制操作系統(tǒng)、驅(qū)動器和主要信號處理功能。

　　LTE L1軟件包括3GPP標準中定義的物理基帶信道處理和無線傳輸信道功能。飛思卡爾提供一套綜合的內(nèi)核模塊，覆蓋物理下行鏈路共享信道和物理上行鏈路共享信道的L1處理。內(nèi)核被進一步組合為上行鏈和下行鏈，它們以SmartDSP實時操作系統(tǒng)為參考實時運行。所有以上提到的軟件在開發(fā)上都能使用ANSI-C語言調(diào)用，而且提供完整的開發(fā)文檔。

　　簡而言之，物理層處理功能包括：調(diào)制、信道編碼、傳輸方案、復用、MIMO/分集、信道估測、均衡(3GPP范圍之外)。

　　更多詳細資料列舉如下：

　　L1軟件包包括

　　信號處理庫：包含LTE L1信號處理管理器和內(nèi)核庫功能。這種信號處理內(nèi)核是基本的處理單元，而信號處理管理器則是一系列內(nèi)核的鏈路集成，包括DL傳輸信道包、DL物理信道包、UL傳輸信道包、UL物理信道包。

　　MATLAB模型包：用于生成測試矢量的已編譯的Matlab參考鏈路。

　　多核MSC8156上的上行/下行鏈路功能集成(PDSCH/PUSCH)：采用SmartDSP OS實時運行。

　　在一個典型 LTE 應用中使用 MSC8156

　　MSC8156 DSP支持廣泛的配置組合。需考慮小區(qū)規(guī)模、上行和下行吞吐量、扇區(qū)數(shù)量、活躍/已連接用戶數(shù)量、信號處理算法復雜度(MMSE、SIC等)、天線數(shù)量等參數(shù)，以決定器件數(shù)量和它們的分區(qū)。

　　一個典型的20MHz LTE FDD基站示例將表明一個完整的L1解決方案如何映射到MSC8156上。

　　典型的基站宏參數(shù)考慮如下：一個扇區(qū)；小區(qū)規(guī)模：10km；下行鏈路 4×4 MIMO；上行鏈路 2×4 MIMO；4 RX 天線、4 TX 天線；數(shù)據(jù)速率：下行鏈路290Mbps，上行鏈路120Mbps；應用上行鏈路的MMSE均衡器。

　　兩個MSC8156 DSP實現(xiàn)對LTE物理信道的綜合支持。一個器件負責所有上行鏈路處理，而另外一個被分配負責所有下行鏈路處理。

　　下圖說明了器件映射的原理。

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　　MSC8156可以通過PCI Express控制器、Gigabit以太網(wǎng)或sRIO連接器連接。sRIO鏈路以一種串行方式使用，被稱為菊花鏈(daisy chaining)。這省去了對sRIO轉(zhuǎn)換器的需求。

　　無線頻率模塊通過CPRI鏈路連接。一個小型FPGA器件負責從CPRI到sRIO的轉(zhuǎn)換。這是系統(tǒng)中需要的唯一一個FPGA。然后就是鏈中的上行鏈路器件，接下來是下行鏈路器件。此器件被連接到L2器件，在這里被映射到一個QorIQ處理器上。

　　LTE信號處理任務可以在StarCore SC3850內(nèi)核或MAPLE-B協(xié)處理器上執(zhí)行。一個典型的分區(qū)如下所示：

　　上行鏈路器件：

　　3個內(nèi)核用于共享信道

　　1個內(nèi)核用于 隨機接入信道(RACH)和聲音

　　1個內(nèi)核用于控制信道

　　最后一個內(nèi)核用作主內(nèi)核，在其他內(nèi)核上安排和分配信號處理任務

　　下行鏈路器件：

　　3個內(nèi)核用于共享信道

　　1個內(nèi)核用于控制信道

　　1個內(nèi)核用于物理廣播信道(PBCH)、物理多播信道(PMCH)、物理控制格式指示信道(PCFICH)和物理HARQ指示符信道(PHICH)

　　最后一個內(nèi)核作為任務調(diào)度器

　　下行鏈路器件的負載通常低于上行鏈路器件的負載。

　　下列表格詳細列出了內(nèi)核與MAPLE-B在功能上的分工。

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　　通過這種方法，內(nèi)核被專門用于預先確定的任務，但是如何分配任務則由調(diào)度器負責。為發(fā)揮器件能力以便實現(xiàn)1ms的時延要求，該模塊具有很高的重要性。

　　例如，在上行鏈路器件上，當接收到參考信號的時候，信道估測將首選被分配到內(nèi)核1、2和3上。然后，當接收到最后的數(shù)據(jù)符號的時候，可以在三個內(nèi)核上安排均衡處理。接下來是解映射/解擾以及解交織。通常在空閑時隙安排測量。

　　上行鏈路器件利用所有的MAPLE-B處理部件，而下行鏈路器件僅將其用于最后的快速傅立葉反變換(IFFT)。對于更高的上行鏈路吞吐量，上行鏈路器件能夠遠程利用來自于下行鏈路器件的Turbo Viterbi處理部件(TVPE)。
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