淺談3G LTE的DSP應(yīng)用

　3G LTE（長(zhǎng)期演進(jìn)）是第三代伙伴計(jì)劃（3GPP）的一個(gè)高級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，為廣域網(wǎng)提供下一代寬帶無(wú)線技術(shù)。
　　與以前各階段的3GPP相比，3G LTE的目標(biāo)是更高的吞吐量、更低的時(shí)延以及高效的IP回程，提供一種新的可以大規(guī)模部署的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，預(yù)示著一個(gè)富媒體和實(shí)時(shí)服務(wù)新時(shí)代的到來(lái)。
　　由于最近在HSPA與HSPA+技術(shù)上的提升，3G/UMTS必然在未來(lái)幾年內(nèi)仍具競(jìng)爭(zhēng)力，然而，通過(guò)3G LTE，3GPP和無(wú)線運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)在朝著一種更新的、頻譜效率（spectral-efficient radio）更高、可擴(kuò)展、也更加高效的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)。
　　最終，3G LTE將使移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商能夠更有力地與固定寬帶服務(wù)競(jìng)爭(zhēng)并繼續(xù)推動(dòng)移動(dòng)對(duì)固網(wǎng)的替代。
　　為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，特別設(shè)立了3G LTE，以便廣泛改善無(wú)線和網(wǎng)絡(luò)通信，同時(shí)確保與現(xiàn)有的商業(yè)和監(jiān)管環(huán)境的兼容。頻率帶寬分配就是一個(gè)例子，其中，3G LTE必須能夠支持與WCDMA同樣的頻率和頻帶。但是，盡管WCDMA使用固定的5MHz帶寬，3G LTE的設(shè)計(jì)支持從1.25到20MHz的靈活的載波帶寬，以支持即將部署的更精細(xì)粒度的頻率。
　　為了進(jìn)一步改進(jìn)系統(tǒng)，推出了更多的特性，如用于提高帶寬的多天線技術(shù)（MIMO：多輸入多輸出）。利用MIMO技術(shù)，在20MHz頻段內(nèi)，峰值數(shù)據(jù)速率預(yù)期將達(dá)到下行300Mbps和上行150Mbps。
　　3G LTE既可被用于成對(duì)頻譜（FDD）也可被用于非成對(duì)頻譜（TDD）。對(duì)于FDD，上行和下行話務(wù)可以在單獨(dú)的頻段內(nèi)同步傳輸，而對(duì)于TDD，在同一個(gè)頻帶內(nèi)，上行和下行鏈路的傳輸是不連續(xù)的。
　　LTE TDD參數(shù)與FDD的參數(shù)非常接近，而對(duì)于FDD和TDD（濾波除外），LTE L1層也非常類似。
　　即使不是全部，今天的大多數(shù)蜂窩系統(tǒng)使用FDD，而世界上90%以上的可用移動(dòng)頻率都在FDD之內(nèi)，剩下的10%主要位于最近中國(guó)采用的TD-SCDMA內(nèi)。
　　3G-LTE的高級(jí)技術(shù)目標(biāo)為：下行鏈路容量：20MHz帶寬的瞬時(shí)數(shù)據(jù)速率高達(dá)300Mbps；上行鏈路容量：20MHz帶寬的瞬時(shí)數(shù)據(jù)速率可達(dá)150Mbps；帶寬可擴(kuò)展至20MHz，覆蓋1.25MHz、1.6MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz；MIMO支持；FDD及TDD模式；時(shí)延：理想條件下，下行鏈路時(shí)延低于0.5ms；用戶吞吐量：相當(dāng)于HSPA+的4.5倍；移動(dòng)速率：經(jīng)過(guò)優(yōu)化，支持高達(dá)120km/h的速率，但是也支持350km/h的移動(dòng)速率。
　　飛思卡爾半導(dǎo)體的MSC8156 DSP
　　為了滿足對(duì)高級(jí)3G和4G服務(wù)的不斷增長(zhǎng)的需求，無(wú)線基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)備制造商越來(lái)越需要能夠提供卓越性能的芯片。通過(guò)提供近期基于下一代無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，如3G LTE（TDD及FDD）、WiMAX和HSPA+的網(wǎng)絡(luò)部署所要求的靈活性、集成度和負(fù)擔(dān)能力，飛思卡爾基于StarCore技術(shù)的MSC8156 DSP滿足了這一需求。尤其是它的出眾的性能支持3G LTE基站對(duì)高速率、高吞吐量和低時(shí)延的要求。
　　MSC8156是一款基于飛思卡爾先進(jìn)的SC3850 StarCore DSP內(nèi)核技術(shù)的6核DSP，旨在大幅提升無(wú)線基站設(shè)備的性能。它提供業(yè)界領(lǐng)先的性能和節(jié)能水平，在一個(gè)高度集成的SoC內(nèi)，利用45nm處理技術(shù)提供與6GHz單核器件等效的性能。MSC8156 DSP把功能集成到以前要求多個(gè)獨(dú)立部件的單一器件內(nèi)，以此來(lái)降低系統(tǒng)成本。
　　該器件集成了6個(gè)完全可編程的SC3850 DSP內(nèi)核，每個(gè)都以1GHz運(yùn)行，其架構(gòu)經(jīng)過(guò)高度優(yōu)化，支持無(wú)線基礎(chǔ)架構(gòu)應(yīng)用。由于采用片上集成，基于MAPLE-B的基帶加速器為Turbo和Viterbi通道以及DFT/iDFT和FFT/iFFT算法支持硬件加速?；趦?nèi)部RISC的QUICC Engine子系統(tǒng)支持多個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以通過(guò)分組網(wǎng)絡(luò)幫助提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)從DSP內(nèi)核大幅分流處理負(fù)載。
　　MSC8156嵌入了大容量?jī)?nèi)存并支持多種高級(jí)的、高速接口類型，包括兩個(gè)RapidIO互聯(lián)技術(shù)接口、兩個(gè)用于通信的Gigabit以太網(wǎng)接口、一個(gè)PCI Express控制器、兩個(gè)支持高速、業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存接口的DDR控制器和四個(gè)多通道TDM接口。
　　在開(kāi)發(fā)工具方面，CodeWarrior集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）利用Eclipse技術(shù)，提供一個(gè)高度綜合的多核開(kāi)發(fā)環(huán)境。它包括：C和C++編譯器、源語(yǔ)言調(diào)試器、內(nèi)核和器件模擬器、用于個(gè)性化配置和程序/數(shù)據(jù)跟蹤的軟件分析插件以及與經(jīng)過(guò)優(yōu)化的器件驅(qū)動(dòng)器一起提供的免版權(quán)費(fèi)的SmartDSP操作系統(tǒng)。
　　
　　為了讓OEM廠商更快地把產(chǎn)品推向市場(chǎng)，飛思卡爾圍繞MSC8156開(kāi)發(fā)了一種綜合硬件和軟件參考包，其設(shè)計(jì)目的是為了讓系統(tǒng)更快地連接在一起，以便進(jìn)行*估和開(kāi)發(fā)。開(kāi)發(fā)板和3G LTE參考軟件組件詳述如下。
　　MSC8156AMC
　　基帶參考硬件是以MSC8156AMC為基礎(chǔ)的，MSC8156AMC后者是一種高密度、單寬全高Advanced MC Advanced Mezzanine Card（AMC） DSP平臺(tái)，構(gòu)建于三個(gè)MSC8156 DSP基礎(chǔ)之上，可插入緊湊型MicroTCA底板。
　　這種18GHz的處理能力與為無(wú)線基礎(chǔ)架構(gòu)應(yīng)用高度優(yōu)化的架構(gòu)相結(jié)合，使其成為開(kāi)發(fā)基于下一代無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，如（FDD-LTE、TDD-LTE、WiMAX和HSDPA+）的解決方案的理想平臺(tái)。