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(多图) 采用TI多标准基站SoC实现性能、效率与差异化的全面提升

德州仪器无线基站基础局端业务战略营销经理 Zhihong Lin?? 2011年08月26日 ?? 收藏0

?  上行通道:

  lPUSCH:物理上行共享通道

  lPUCCH:物理上行控制通道

  lPRACH:物理随机访问通道

  对于每个数据和控制通道而言,可将物理层处理分为两个主要的功能模块:比特率与IQ采样处理。

  图1显示的PDSCH信号链由如下方面构成:

  IQ采样处理—处理LTE物理资源,将其映射到天线的不同层并转换为OFDM符号以用于空中传输。

  比特率处理—处理来自L2的传输模块,通过计算循环冗余校验(CRC)并将其附加给传输模块来启动处理进程。如果传输模块大于6,144位的最大允许代码模块尺寸,则执行代码模块分段。在进行通道编码前,要进行新的CRC计算并将其附着于每个代码模块上。

  图1介绍了LTE下行链路中的主要功能模块。

图1

图1-FDSCH信号处理链

  PUSCH是PDSCH的反向过程,同样含有下列IQ样本与比特率处理:

  IQ样本处理——处理接收到的OFDM符号物理资源。这涉及通道估算与最大比率合并(MRC)/多输入、多输出(MIMO)均衡,以从各个天线分离用户数据。

  比特率处理——为在L2内实现进一步处理而进行的通道解调、解多路复用、错误校正与解码。

  图2所示为PUSCH的信号处理链:

图2

图2-PUSCH信号处理链

  分析TMS320TCI6488中的LTE物理层处理

  TCI6487/8是TI最新系列的多内核SoC,由三个C64x+TMCPU内核构成。采用这种SoC的运营商已有数百家,年出货量数百万片。通过分析TCI6488的LTE性能,可以深入了解如何构建新一代的高性能SoC。图3所示为在TCI6488上采用2x2MIMO、150Mbps下行吞吐速率及75Mbps上行吞吐速率时,20MHzLTE的周期占用数及分布。

图3

图3-TCI6488上的LTE物理层处理

  从图上可以明显看出,FFT/IFFT、PDSCH比特率处理、PUSCH比特率处理与PUCCH占用了总DSP周期中的大部分。

  为进一步改进总体系统性能,满足新一代LTE系统的要求,必须设计出具备良好均衡性且可扩展的架构,以便最大限度地发挥SoC的多内核计算性能。这就要求最大限度地提高系统的互连吞吐量,并将存储器存取与数据传输时延降到最小。

  通过对LTE要求的总处理周期进行分析,我们发现通过增强DSP内核的信号处理能力,不仅能够减少处理周期的总数量,而且还能增大系统容量、提升性能。最新推出的C66xDSP内核通过将C64x+的乘/累加(MAC)能力锐升四倍可实现这一目标。此外,新内核还同时集成了定点与浮点功能,并可为矢量处理与矩阵处理提供新的指令。

  如快速傅里叶变换(FFT)与快速傅里叶逆变换(IFFT)等特定函数需要在LTE信号链上的许多地方执行,并且用于在时域与频域之间进行数据转换。FFT与离散傅立叶变换(DFT)已属成熟算法,因此它们有可能作为硬件加速的候选以用于释放CPU周期,这样DSP内核就可用于执行客户差异化功能。

  LTE的上行与下行比特率处理及其他无线技术包含众多标准算法,适用于调制、解调、交错、解交错、速率匹配、解速率匹配、加扰与去扰等运算。TI新型比特率协处理器(BCP)是一种可为多种标准释放所有比特率处理功能的加速器,它可大幅度提升系统容量,从而简化软件编程、减少系统时延。

  这些就是可以在TCI6616及TCI6618基站SoC中实现创新与性能飞跃提升的系统优化机会的示例。

  TIKeyStone架构

  KeyStone多内核SoC架构是业界同类架构中率先可提供基础局端以确保所有内核都能得到充分利用的架构。KeyStone可实现对所有处理内核、外设、协处理器及I/O的非阻塞访问。可实现这类多内核能力的部分KeyStone创新技术包括:多内核导航器、TeraNet、多内核共享存储控制器(MSMC)及超链接。

  TI多内核导航器是一种基于分组的创新型管理器,能够在提取不同子系统间连接的同时,控制8,192个队列。它可为实现通信、数据传输及工作管理提供统一接口。通过采用“一次性完成,零复制”的设计理念,多内核导航器能够以更少的中断及更低的软件复杂度实现更高的系统性能。

  举例来说,多内核导航器能够进行任务调度,且在无需外部管理的情况下即能指示下一个空闲DSP内核读取并处理任务。这样通过提供下列功能,即可简化SoC软件架构,进而提升基站的性能:

  l动态资源/负载共享

  l减轻与子系统间通信相关的CPU开销/延迟

  l基于硬件的任务优先级排序

  l动态负载平衡

  l针对所有IP模块(软件、I/O及加速器)的通用通信方法


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TI? 基站? TMS320CTCI6616?

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