4G調製解調器的多種設計方案
發布時間:2010-01-06
中心議題:
在4G無線基帶的演進中,目前有兩大不斷發展的技術在爭逐領導地位,這就是LTE和WiMAX。WiMAX的定位是計算設備和M2M的首選技術,以及為尚未發展的地區提供固定無線聯機網絡,並獲得英特爾(Intel)和其它多家公司領導的WiMAX論壇支持。LTE則沿著“GSM”的路線,朝手機寬帶的路線演進而來,由第三代合作夥伴項目(3GPP)支持,並被包括高通(Qualcomm)、意法-愛立信(ST-Ericsson)、Verizon、Vodafone在內的眾多基帶OEM廠商和運營商所采納。
最終哪項標準會獲勝尚是未知之數,不過結果極有可能是兩者共存,在不同地區服務不同的用戶群。為了確保這兩個標準都被4G調製解調器所支持,市場便需要一種能夠同時滿足在兩種技術發展藍圖的靈活解決方案。
移動調製解調器的發展所麵對的限製,不單限於越來越複雜無線標準。今天的智能電話必須支持多個無線接口。除WiMAX和/或LTE之外,4G移動設備還需支持大量無線接口,如GSM、GPRS、EDGE、W-CMDA、HSPA和最新推出的HSPA+等。
由(you)於(yu)無(wu)線(xian)基(ji)帶(dai)市(shi)場(chang)的(de)未(wei)來(lai)不(bu)可(ke)預(yu)見(jian),致(zhi)使(shi)芯(xin)片(pian)供(gong)貨(huo)商(shang)所(suo)麵(mian)臨(lin)的(de)環(huan)境(jing)十(shi)分(fen)嚴(yan)苛(ke)。開(kai)發(fa)成(cheng)本(ben)和(he)多(duo)個(ge)變(bian)化(hua)中(zhong)的(de)標(biao)準(zhun),使(shi)終(zhong)端(duan)調(tiao)製(zhi)解(jie)調(tiao)器(qi)的(de)傳(chuan)統(tong)硬(ying)連(lian)線(xian)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)要(yao)麵(mian)對(dui)更(geng)大(da)的(de)風(feng)險(xian)。譬(pi)如(ru)供(gong)貨(huo)商(shang)開(kai)發(fa)出(chu)的(de)芯(xin)片(pian)有(you)可(ke)能(neng)瞄(miao)準(zhun)了(le)錯(cuo)誤(wu)的(de)標(biao)準(zhun),最(zui)終(zhong)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)在(zai)發(fa)表(biao)之(zhi)前(qian)就(jiu)慘(can)遭(zao)淘(tao)汰(tai)。更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi),硬(ying)連(lian)線(xian)很(hen)難(nan)在(zai)不(bu)必(bi)重(zhong)複(fu)設(she)計(ji)大(da)量(liang)矽(gui)技(ji)術(shu)的(de)前(qian)提(ti)下(xia),就(jiu)能(neng)夠(gou)支(zhi)持(chi)所(suo)有(you)標(biao)準(zhun)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing),故(gu)其(qi)成(cheng)本(ben)高(gao)昂(ang)、體積笨重且功耗大。這自然催生了具有足夠靈活性,支持多個標準並能縮短開發周期的可編程解決方案的需求。
移動寬帶調製解調器的不同設計方案
在新型移動基帶芯片的設計中,有三個主要方案可供選用:
傳統(硬連線)方案――整(zheng)個(ge)調(tiao)製(zhi)解(jie)調(tiao)器(qi)都(dou)采(cai)用(yong)硬(ying)件(jian)實(shi)現(xian)。這(zhe)種(zhong)方(fang)案(an)的(de)主(zhu)要(yao)優(you)點(dian)是(shi)可(ke)讓(rang)首(shou)批(pi)芯(xin)片(pian)快(kuai)速(su)上(shang)市(shi)。此(ci)外(wai),針(zhen)對(dui)某(mou)個(ge)特(te)定(ding)標(biao)準(zhun)而(er)設(she)計(ji)的(de)硬(ying)件(jian),通(tong)常(chang)可(ke)確(que)保(bao)最(zui)低(di)功(gong)耗(hao)。不(bu)過(guo),正(zheng)如(ru)之(zhi)前(qian)已(yi)經(jing)提(ti)及(ji),這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)缺(que)乏(fa)靈(ling)活(huo)性(xing),也(ye)不(bu)能(neng)配(pei)合(he)未(wei)來(lai)產(chan)品(pin)更(geng)新(xin)換(huan)代(dai)的(de)發(fa)展(zhan)藍(lan)圖(tu)。
混合式方案――硬連線設計與可編程設計處理器的混合。調製解調器中需要靈活性的部分被映射到可編程DSP內核中,利用軟件來實現靈活性。剩餘的計算密集和靈活性較小的調製解調器部分,比如傅立葉變換(FFT),則可以像傳統硬連線方案般,利用硬件來實現。
SDR方案-一種完全的“軟件調製解調器”shixianfangan,kezaitongyikuaixinpianshangyiruanjiantongshizhichiduogewuxianbiaozhun。zhezhongfangancaiyongwanquankebianchengshejijiejuefangan,juyouquanmiandelinghuoxing,nenggouchuliduogexianyouhuoweilaidebiaozhun,erwuxuzhongxinshejixinchanpin。gaifangandezhuyaowentizaiyu,xiangbizhuanweisuozhichibiaozhuneryouhuadeyinglianxianfangan,qishejigongzuojiaofuza,gonghaoyebijiaogao。
youyucaiyongchuantongfangancunzaigaofengxianxing,wufamanzudangqianbukeyucedeshichangyaoqiu,suoyirenhegonghuoshangdoubutaikenengxuanzezheyangyizhongjiagou。yinciwomenjiangzhezhongtaolunhouliangzhongkebianchengshejifangan。
采用CEVA-X1641的混合式移動調製解調器方案
CEVA-X是一個高性能多用途的DSP內核係列,廣泛用於移動和無線應用中,並已大批量付運到多家領導廠商。

CEVA-X1641區塊示意圖
CEVA-X1641是CEVA-XDSP係列中的一款四MAC單元產品,由4個16位數據寬度的MAC單元組成。在65nm的最差條件下,CEVA-X1641也能夠在700MHz以上的高頻下運行。
這種高性能且易於使用的DSP針對移動調製解調器SoC提ti供gong了le多duo個ge不bu同tong的de軟ruan硬ying件jian劃hua分fen。不bu同tong的de基ji帶dai客ke戶hu能neng夠gou在zai自zi己ji的de調tiao製zhi解jie調tiao器qi設she計ji中zhong,采cai用yong從cong單dan核he心xin到dao多duo核he心xin的de不bu同tong實shi現xian方fang案an和he劃hua分fen,並bing通tong過guo不bu同tong硬ying件jian加jia速su器qi來lai完wan成cheng調tiao製zhi解jie調tiao器qi功gong能neng。選xuan擇ze一yi種zhong極ji為wei強qiang大da的de市shi場chang標biao準zhunDSP架構(如CEVA-X1641)可以保護軟件投資,並為未來產品世代確定發展藍圖。目前已經有多家CEVA客戶選擇CEVA-X1641作為首選DSP來構建4G調製解調器。
采用CEVA-XC的軟件調製解調器SDR方案
CEVA-XC是一種專為先進的無線通信而設計與優化、功能極為強大的通信處理器。CEVA-XC是基於CEVA-X,可通過軟件支持多種無線接口,包括要求最嚴苛的4G移動標準、LTEcat.5和WiMAXII(IEEE802.16m),以及3G與3.5G。這種創新處理器能夠同時支持同一個架構上的多個無線接口,實現真正的軟件式調製解調器。
CEVA-XC采(cai)用(yong)軟(ruan)件(jian)可(ke)編(bian)程(cheng)設(she)計(ji)架(jia)構(gou),通(tong)過(guo)單(dan)一(yi)引(yin)擎(qing)來(lai)完(wan)成(cheng)所(suo)有(you)無(wu)線(xian)處(chu)理(li)工(gong)作(zuo),無(wu)需(xu)多(duo)個(ge)基(ji)帶(dai)協(xie)處(chu)理(li)器(qi),這(zhe)就(jiu)省(sheng)去(qu)了(le)這(zhe)類(lei)分(fen)布(bu)式(shi)架(jia)構(gou)常(chang)見(jian)的(de)額(e)外(wai)的(de)內(nei)存(cun)、數據緩存和整體數據流量。從而降低功耗,縮小芯片尺寸。
CEVA-XC架構基於整合在CEVA-X處理器中的1、2或4個矢量通信單元(VectorCommunicationsUnit)而構建。每個向量單元是一個256位SIMD引擎,采用3路VLIW和大量16MAC、算法、邏輯及位移單元。CEVA-XC指令集可以滿足4G無線調製解調器的要求,包括矩陣處理、MIMO檢測器、複雜濾波、數據交換和比特流處理。

CEVA-XC區塊示意圖
隨著行業向4Gfangxiangfazhan,yinkaifachengbenheduogebianhuabiaozhundewenti,shichuantongjiyuyinglianxiandeshejifangandefengxiandazeng。suoyi,shejiyigenenggouxunsushiyingbuduanbianhuadebiaozhun,bingkezaiduodaichanpinshangzhongfushiyongdelinghuojiejuefanganshizhiguanzhongyaode。yizhongjiyuhunheshifanganhuoquanruanjianshitiaozhijietiaoqidekebianchengshejijiejuefangannenggoushixiansuoxudekefuyongxing,bingquebaochanpinnengkuaisushangshi。
無線基帶領導廠商早已認可轉向可程序設計解決方案的發展趨勢。目前正在圍繞DSP架構(如本文介紹的兩款CEVADSP內核)進jin行xing標biao準zhun化hua,獲huo授shou權quan廠chang商shang可ke以yi根gen據ju其qi係xi統tong架jia構gou和he靈ling活huo性xing水shui平ping進jin行xing選xuan擇ze。而er且qie,最zui新xin的de節jie能neng和he工gong藝yi幾ji何he尺chi寸cun縮suo小xiao技ji術shu,也ye使shi到dao這zhe些xie可ke編bian程cheng設she計ji方fang案an日ri漸jian成cheng為wei多duo種zhong應ying用yong中zhong實shi現xian4G方案的首選方法。
- 移動寬帶調製解調器的不同設計方案
- 采用CEVA-X1641的混合式移動調製解調器方案
- 采用CEVA-XC的軟件調製解調器SDR方案
- DSP架構標準化
在4G無線基帶的演進中,目前有兩大不斷發展的技術在爭逐領導地位,這就是LTE和WiMAX。WiMAX的定位是計算設備和M2M的首選技術,以及為尚未發展的地區提供固定無線聯機網絡,並獲得英特爾(Intel)和其它多家公司領導的WiMAX論壇支持。LTE則沿著“GSM”的路線,朝手機寬帶的路線演進而來,由第三代合作夥伴項目(3GPP)支持,並被包括高通(Qualcomm)、意法-愛立信(ST-Ericsson)、Verizon、Vodafone在內的眾多基帶OEM廠商和運營商所采納。
最終哪項標準會獲勝尚是未知之數,不過結果極有可能是兩者共存,在不同地區服務不同的用戶群。為了確保這兩個標準都被4G調製解調器所支持,市場便需要一種能夠同時滿足在兩種技術發展藍圖的靈活解決方案。
移動調製解調器的發展所麵對的限製,不單限於越來越複雜無線標準。今天的智能電話必須支持多個無線接口。除WiMAX和/或LTE之外,4G移動設備還需支持大量無線接口,如GSM、GPRS、EDGE、W-CMDA、HSPA和最新推出的HSPA+等。
由(you)於(yu)無(wu)線(xian)基(ji)帶(dai)市(shi)場(chang)的(de)未(wei)來(lai)不(bu)可(ke)預(yu)見(jian),致(zhi)使(shi)芯(xin)片(pian)供(gong)貨(huo)商(shang)所(suo)麵(mian)臨(lin)的(de)環(huan)境(jing)十(shi)分(fen)嚴(yan)苛(ke)。開(kai)發(fa)成(cheng)本(ben)和(he)多(duo)個(ge)變(bian)化(hua)中(zhong)的(de)標(biao)準(zhun),使(shi)終(zhong)端(duan)調(tiao)製(zhi)解(jie)調(tiao)器(qi)的(de)傳(chuan)統(tong)硬(ying)連(lian)線(xian)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)要(yao)麵(mian)對(dui)更(geng)大(da)的(de)風(feng)險(xian)。譬(pi)如(ru)供(gong)貨(huo)商(shang)開(kai)發(fa)出(chu)的(de)芯(xin)片(pian)有(you)可(ke)能(neng)瞄(miao)準(zhun)了(le)錯(cuo)誤(wu)的(de)標(biao)準(zhun),最(zui)終(zhong)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)在(zai)發(fa)表(biao)之(zhi)前(qian)就(jiu)慘(can)遭(zao)淘(tao)汰(tai)。更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi),硬(ying)連(lian)線(xian)很(hen)難(nan)在(zai)不(bu)必(bi)重(zhong)複(fu)設(she)計(ji)大(da)量(liang)矽(gui)技(ji)術(shu)的(de)前(qian)提(ti)下(xia),就(jiu)能(neng)夠(gou)支(zhi)持(chi)所(suo)有(you)標(biao)準(zhun)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing),故(gu)其(qi)成(cheng)本(ben)高(gao)昂(ang)、體積笨重且功耗大。這自然催生了具有足夠靈活性,支持多個標準並能縮短開發周期的可編程解決方案的需求。
移動寬帶調製解調器的不同設計方案
在新型移動基帶芯片的設計中,有三個主要方案可供選用:
傳統(硬連線)方案――整(zheng)個(ge)調(tiao)製(zhi)解(jie)調(tiao)器(qi)都(dou)采(cai)用(yong)硬(ying)件(jian)實(shi)現(xian)。這(zhe)種(zhong)方(fang)案(an)的(de)主(zhu)要(yao)優(you)點(dian)是(shi)可(ke)讓(rang)首(shou)批(pi)芯(xin)片(pian)快(kuai)速(su)上(shang)市(shi)。此(ci)外(wai),針(zhen)對(dui)某(mou)個(ge)特(te)定(ding)標(biao)準(zhun)而(er)設(she)計(ji)的(de)硬(ying)件(jian),通(tong)常(chang)可(ke)確(que)保(bao)最(zui)低(di)功(gong)耗(hao)。不(bu)過(guo),正(zheng)如(ru)之(zhi)前(qian)已(yi)經(jing)提(ti)及(ji),這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)缺(que)乏(fa)靈(ling)活(huo)性(xing),也(ye)不(bu)能(neng)配(pei)合(he)未(wei)來(lai)產(chan)品(pin)更(geng)新(xin)換(huan)代(dai)的(de)發(fa)展(zhan)藍(lan)圖(tu)。
混合式方案――硬連線設計與可編程設計處理器的混合。調製解調器中需要靈活性的部分被映射到可編程DSP內核中,利用軟件來實現靈活性。剩餘的計算密集和靈活性較小的調製解調器部分,比如傅立葉變換(FFT),則可以像傳統硬連線方案般,利用硬件來實現。
SDR方案-一種完全的“軟件調製解調器”shixianfangan,kezaitongyikuaixinpianshangyiruanjiantongshizhichiduogewuxianbiaozhun。zhezhongfangancaiyongwanquankebianchengshejijiejuefangan,juyouquanmiandelinghuoxing,nenggouchuliduogexianyouhuoweilaidebiaozhun,erwuxuzhongxinshejixinchanpin。gaifangandezhuyaowentizaiyu,xiangbizhuanweisuozhichibiaozhuneryouhuadeyinglianxianfangan,qishejigongzuojiaofuza,gonghaoyebijiaogao。
youyucaiyongchuantongfangancunzaigaofengxianxing,wufamanzudangqianbukeyucedeshichangyaoqiu,suoyirenhegonghuoshangdoubutaikenengxuanzezheyangyizhongjiagou。yinciwomenjiangzhezhongtaolunhouliangzhongkebianchengshejifangan。
采用CEVA-X1641的混合式移動調製解調器方案
CEVA-X是一個高性能多用途的DSP內核係列,廣泛用於移動和無線應用中,並已大批量付運到多家領導廠商。

CEVA-X1641區塊示意圖
CEVA-X1641是CEVA-XDSP係列中的一款四MAC單元產品,由4個16位數據寬度的MAC單元組成。在65nm的最差條件下,CEVA-X1641也能夠在700MHz以上的高頻下運行。
這種高性能且易於使用的DSP針對移動調製解調器SoC提ti供gong了le多duo個ge不bu同tong的de軟ruan硬ying件jian劃hua分fen。不bu同tong的de基ji帶dai客ke戶hu能neng夠gou在zai自zi己ji的de調tiao製zhi解jie調tiao器qi設she計ji中zhong,采cai用yong從cong單dan核he心xin到dao多duo核he心xin的de不bu同tong實shi現xian方fang案an和he劃hua分fen,並bing通tong過guo不bu同tong硬ying件jian加jia速su器qi來lai完wan成cheng調tiao製zhi解jie調tiao器qi功gong能neng。選xuan擇ze一yi種zhong極ji為wei強qiang大da的de市shi場chang標biao準zhunDSP架構(如CEVA-X1641)可以保護軟件投資,並為未來產品世代確定發展藍圖。目前已經有多家CEVA客戶選擇CEVA-X1641作為首選DSP來構建4G調製解調器。
采用CEVA-XC的軟件調製解調器SDR方案
CEVA-XC是一種專為先進的無線通信而設計與優化、功能極為強大的通信處理器。CEVA-XC是基於CEVA-X,可通過軟件支持多種無線接口,包括要求最嚴苛的4G移動標準、LTEcat.5和WiMAXII(IEEE802.16m),以及3G與3.5G。這種創新處理器能夠同時支持同一個架構上的多個無線接口,實現真正的軟件式調製解調器。
CEVA-XC采(cai)用(yong)軟(ruan)件(jian)可(ke)編(bian)程(cheng)設(she)計(ji)架(jia)構(gou),通(tong)過(guo)單(dan)一(yi)引(yin)擎(qing)來(lai)完(wan)成(cheng)所(suo)有(you)無(wu)線(xian)處(chu)理(li)工(gong)作(zuo),無(wu)需(xu)多(duo)個(ge)基(ji)帶(dai)協(xie)處(chu)理(li)器(qi),這(zhe)就(jiu)省(sheng)去(qu)了(le)這(zhe)類(lei)分(fen)布(bu)式(shi)架(jia)構(gou)常(chang)見(jian)的(de)額(e)外(wai)的(de)內(nei)存(cun)、數據緩存和整體數據流量。從而降低功耗,縮小芯片尺寸。
CEVA-XC架構基於整合在CEVA-X處理器中的1、2或4個矢量通信單元(VectorCommunicationsUnit)而構建。每個向量單元是一個256位SIMD引擎,采用3路VLIW和大量16MAC、算法、邏輯及位移單元。CEVA-XC指令集可以滿足4G無線調製解調器的要求,包括矩陣處理、MIMO檢測器、複雜濾波、數據交換和比特流處理。

CEVA-XC區塊示意圖
隨著行業向4Gfangxiangfazhan,yinkaifachengbenheduogebianhuabiaozhundewenti,shichuantongjiyuyinglianxiandeshejifangandefengxiandazeng。suoyi,shejiyigenenggouxunsushiyingbuduanbianhuadebiaozhun,bingkezaiduodaichanpinshangzhongfushiyongdelinghuojiejuefanganshizhiguanzhongyaode。yizhongjiyuhunheshifanganhuoquanruanjianshitiaozhijietiaoqidekebianchengshejijiejuefangannenggoushixiansuoxudekefuyongxing,bingquebaochanpinnengkuaisushangshi。
無線基帶領導廠商早已認可轉向可程序設計解決方案的發展趨勢。目前正在圍繞DSP架構(如本文介紹的兩款CEVADSP內核)進jin行xing標biao準zhun化hua,獲huo授shou權quan廠chang商shang可ke以yi根gen據ju其qi係xi統tong架jia構gou和he靈ling活huo性xing水shui平ping進jin行xing選xuan擇ze。而er且qie,最zui新xin的de節jie能neng和he工gong藝yi幾ji何he尺chi寸cun縮suo小xiao技ji術shu,也ye使shi到dao這zhe些xie可ke編bian程cheng設she計ji方fang案an日ri漸jian成cheng為wei多duo種zhong應ying用yong中zhong實shi現xian4G方案的首選方法。
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