LTE配置級別及下一代無線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計與實現(xiàn)
出處:EDNChina 發(fā)布于:2011-06-29 12:13:10
下一代的無線通信標(biāo)準(zhǔn)LTE在提供高數(shù)據(jù)速率的同時,對系統(tǒng)成本、數(shù)字信號處理能力提出了更高的要求。飛思卡爾半導(dǎo)體公司推出的6核DSP MSC8156采用SC3850 StarCore DSP內(nèi)核和45nm工藝,處理能力高達48000MMACS,是4核DSP MSC8144處理性能的兩倍,2個用于在系統(tǒng)存儲器和處理器內(nèi)核間傳送數(shù)據(jù)的主總線的吞吐量高達50Gbps,可大幅提高無線寬帶基站設(shè)備功能,并提供主流及網(wǎng)絡(luò)配置所要求的靈活性、集成性及經(jīng)濟性。
LTE(Long Term Evolution,長期演進)項目是3G的演進,始于2004年3GPP的多倫多會議。LTE并非人們普遍誤解的4G技術(shù),而是3G與4G技術(shù)之間的一個過渡,是3.9G的標(biāo)準(zhǔn),它改進并增強了3G的空中接入技術(shù),采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進的標(biāo)準(zhǔn)。在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行326Mbit/s與上行86Mbit/s的峰值速率。改善了小區(qū)邊緣用戶的性能,提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。
3GPP從“系統(tǒng)性能要求”、“網(wǎng)絡(luò)的部署場景”、“網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)”、“業(yè)務(wù)支持能力”等方面對LTE進行了詳細的描述。與3G相比,LTE具有如下技術(shù)特征:
(1)通信速率有了提高,下行峰值速率為100Mbps、上行為50Mbps。
?。?)提高了頻譜效率,下行鏈路5(bit/s)/Hz,(3--4倍于R6版本的HSDPA);上行鏈路2.5(bit/s)/Hz,是R6版本HSU-PA的2--3倍。
?。?)以分組域業(yè)務(wù)為主要目標(biāo),系統(tǒng)在整體架構(gòu)上將基于分組交換。
(4)QoS保證,通過系統(tǒng)設(shè)計和嚴格的QoS機制,保證實時業(yè)務(wù)(如VoIP)的服務(wù)質(zhì)量。
(5)系統(tǒng)部署靈活,能夠支持1.25MHz-20MHz間的多種系統(tǒng)帶寬,并支持“paired”和“unpaired”的頻譜分配。保證了將來在系統(tǒng)部署上的靈活性。
?。?)降低無線網(wǎng)絡(luò)時延:子幀長度0.5ms和0.675ms,解決了向下兼容的問題并降低了網(wǎng)絡(luò)時延,時延可達U-plan<5ms,C-plan<100ms。
?。?)增加了小區(qū)邊界比特速率,在保持目前基站位置不變的情況下增加小區(qū)邊界比特速率。如MBMS(多媒體廣播和組播業(yè)務(wù))在小區(qū)邊界可提供1bit/s/Hz的數(shù)據(jù)速率。
(8)強調(diào)向下兼容,支持已有的3G系統(tǒng)和非3GPP規(guī)范系統(tǒng)的協(xié)同運作。
與3G相比,LTE更具技術(shù)優(yōu)勢,具體體現(xiàn)在:高數(shù)據(jù)速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容。
強勁的內(nèi)核
每個StarCore DSP SC3850內(nèi)核的時鐘頻率為1GHz,每個內(nèi)核都有4個ALU,每個ALU具有2個16×16 MAC,在1GHz頻率下,每個ALU每秒可執(zhí)行80億次乘累加操作,即8000(MMACS),使MSC8156的總處理能力高達48000MMACS。每個內(nèi)核具有32KB的8-way L1指令緩存、32KB的8-way L1數(shù)據(jù)緩存、512KB的8-way L2統(tǒng)一的指令/數(shù)據(jù)緩存(可配置成M2存儲器)、存儲器管理單元(MMU)、增強的可編程中斷控制器(EPIC)、調(diào)試和分析單元(DPU)、2個32位定時器。處理器的內(nèi)核電壓為1V,I/O電壓為1.0V、1.5 V、1.8V和2.5V。
MSC8156在6次迭代的Turbo編碼時的性能為200Mbps,在K=9(zero tail)的Viterbi編碼時的性能為115Mbp,在執(zhí)行128、256、512、1024或2048點的FFT/iFFT變換時的采樣率為每秒3.5億次,1536點的DFT/iDFT變換時的采樣率為每秒1.75億次。
豐富的集成資源
MSC8156內(nèi)部集成了32通道的DMA控制器;2個時鐘為400MHz的DDR控制器;2個頻率高達500MHz的RISC內(nèi)核QUICC引擎可獨立于DSP內(nèi)核實現(xiàn)并行的包處理;1056KB共享的M3存儲器;2個DDR控制器;2個serial RapidIO接口;2個千兆位以太網(wǎng)控制器;1個PCI-Express控制器;4個256通道時分復(fù)用(TDM)接口;8個軟件看門狗定時器;16個16位定時器;8個硬件信號量;32個可復(fù)用接口信號和IRQ輸入的端口;3個輸入時鐘和5個PLL,符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)的JTAG測試接入端口(TAP)和邊界掃描架構(gòu),有等待、停止和斷電三種低功耗待機模式,優(yōu)化的電源管理電路。
MSC8156DSP針對基帶(稱為MAPLE-B)提供的在線多加速器平臺引擎技術(shù),與6個完全可編程的DSP內(nèi)核一起操作,以支持3G-LTE、TDD-LTE、TD-SCDMA和WiMAX標(biāo)準(zhǔn),因此該器件可在宏(Macro)基站、微(Micro)基站和微微(Pico)基站的不同尺寸之間進行擴展。MAPLE-B包括Turbo、 Viterbi、FFT及DFT處理引擎和兩個可配置RISC引擎,這些引擎以后可以重新編程,以滿足更新需求。
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