以可編程DSP架構(gòu)應(yīng)對TD-SCDMA以及TD-LTE帶來的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

    中國作為目前世界上最大的移動市場，對于移動標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，希望制定不同于西方的自己的標(biāo)準(zhǔn)。這就是目前的3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA以及未來的4G標(biāo)準(zhǔn)TD-LTE。
    在2006年初，中國政府宣布TD-SCDMA正式成為中國的3G移動通信的標(biāo)準(zhǔn)。在2009年，世界最大的移動運(yùn)營商中國移動宣布將提供基于TD-SCDMA為標(biāo)準(zhǔn)的3G服務(wù)；同時(shí)，中國聯(lián)通以及中國電信分別將以WCDMA以及CDMA-2000標(biāo)準(zhǔn)推出3G服務(wù)。這就意味著，中國在接下來的時(shí)間將會同時(shí)存在3種不同的3G網(wǎng)絡(luò)。顯而易見的是，中國的3G服務(wù)的啟動要遠(yuǎn)遠(yuǎn)晚于西方世界。中國移動明白不可能只是依靠TD-SCDMA來確保其目前領(lǐng)先的地位。因此，中國移動在啟動TD-SCDMA的同時(shí)已經(jīng)把眼光投向未來的4G標(biāo)準(zhǔn)TD-LTE。所以，中國移動也有可能盡快跳過3G進(jìn)而演進(jìn)到TD-LTE。
    從目前的情況來看，很難準(zhǔn)確預(yù)測哪一種標(biāo)準(zhǔn)會在未來的中國移動市場占有上風(fēng)。所以，終端基帶芯片供應(yīng)商目前面臨非常困難的選擇。如果只是針對某一種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)，有可能會賭錯標(biāo)準(zhǔn)。而如果去設(shè)計(jì)支持多標(biāo)準(zhǔn)的基帶，傳統(tǒng)的以硬件加速器為主的基帶設(shè)計(jì)方式會大大增加開發(fā)的難度、成本和風(fēng)險(xiǎn)，并且缺乏足夠的靈活性。這種情況之下，工程師自然而然會去尋找可編程的解決方案。這樣既可以提供足夠的靈活性，還能縮短多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的時(shí)間。

無線基帶設(shè)計(jì)的不同方式
    通常無線基帶的設(shè)計(jì)有如下3種方式。
    (1)傳統(tǒng)的硬件方式
    基帶全部由硬件實(shí)現(xiàn)。這種方式基本上能讓第一款芯片很快地推向市場。同時(shí)，這種設(shè)計(jì)能確保最低的功耗。然而，基于這種方式設(shè)計(jì)出來的芯片完全沒有靈活性，并且很難升級以支持后續(xù)的產(chǎn)品。
    (2)軟件無線電方式
    完全軟基帶方式實(shí)現(xiàn)，同一顆芯片可以以軟件方式同時(shí)支持多個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)。這種方式只需要切換軟件就可以支持不同的標(biāo)準(zhǔn)，完全不需要改變芯片的設(shè)計(jì)。然而，這個(gè)方式的主要問題在于可編程引擎設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，而且相對于硬件方式會產(chǎn)生較高的功耗。
    (3)混合方式
     DSP加上硬件加速器。基帶需要靈活性的處理部分，可以用軟件的方式在DSP上實(shí)現(xiàn)；其余的計(jì)算密集并且相對固定的處理部分，比如FFT，就可以硬件加速器的方式實(shí)現(xiàn)。
    考慮到純硬件方式設(shè)計(jì)帶來的高風(fēng)險(xiǎn)，本文接下來將主要討論另外兩種可編程的基帶設(shè)計(jì)方式。

基于CEVA-XC的軟件無線電設(shè)計(jì)方式
    CEVA-XC是一款針對最先進(jìn)的無線標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的高性能的通信處理器?；贑EVA-X體系構(gòu)建的CEVA-XC可以完全以軟件方式支持多個(gè)先進(jìn)無線標(biāo)準(zhǔn)，其中包括目前最復(fù)雜的4G標(biāo)準(zhǔn)LTE cat．5、WiMAXII(IEEE 802．16m)，以及3G和3．5G。這個(gè)創(chuàng)新的處理器能夠以純軟基帶方式同時(shí)運(yùn)行多個(gè)不同的無線標(biāo)準(zhǔn)。

    一個(gè)CEVA-XC可以軟件方式同時(shí)支持多個(gè)不同的無線標(biāo)準(zhǔn)，完全不需要針對不同標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的硬件加速器。因此，可以降低整個(gè)系統(tǒng)的功耗，并減小面積。CEVA-XC架構(gòu)可包含1、2或者4個(gè)向量處理器。每個(gè)向量處理器是一個(gè)3發(fā)射(VLIW)、可以處理256位寬數(shù)據(jù)的單指令多數(shù)據(jù)(SIMD)引擎。其中，包含16個(gè)MAC單元、算數(shù)、邏輯以及移位單元。CEVA-XC的指令集可以應(yīng)對4G基帶的處理要求，比如matrix processing、MIMO detec-tors、complex filtering、data permutations以及位處理。

基于CEVA-X1641的混合式基帶設(shè)計(jì)方式
    CEVA-X代表一系列通用高性能DSP處理器，被廣泛應(yīng)用于無線基帶應(yīng)用，并且已經(jīng)量產(chǎn)于多個(gè)基帶芯片供應(yīng)商的產(chǎn)品中。

    CEVA-X是基于超長指令字(VLIW)以及單指令多數(shù)據(jù)(SIMD)的架構(gòu)。VLIW可以讓多條指令同時(shí)執(zhí)行，確保高度的指令級并行，同時(shí)保證低功耗。CEVA-X架構(gòu)對C語言有很好的支持，這樣可以幫助開發(fā)者大大降低開發(fā)的成本以及縮短上市時(shí)間。
    CEVA-X1641是CEVA-X家族里面的一個(gè)成員。它擁有4個(gè)16位寬的M_AC。CEVA-X1641在65 nm工藝的最壞情況下可以達(dá)到700 MHz的運(yùn)行頻率。
    這款高性能且易于編程的DSP，可以讓設(shè)計(jì)人員對他們的終端基帶SoC設(shè)計(jì)靈活地進(jìn)行軟硬件劃分。不同的基帶客戶在他們的設(shè)計(jì)里面使用不同的軟硬件劃分方式，以及單個(gè)DSP核或者多個(gè)DSP核。選擇使用高性能的CEVA-X1641可以保證客戶的軟件投資以及在未來演進(jìn)產(chǎn)品中的軟件復(fù)用。目前，多個(gè)CEVA客戶正在使用CEVA-X1641來設(shè)計(jì)他們的4G無線基帶。

結(jié)語
    正是因?yàn)槲磥碇袊鵁o線市場多標(biāo)準(zhǔn)共存的現(xiàn)實(shí)，所以有必要使用同一個(gè)平臺來支持多個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)。無論是基于軟件無線電的純軟基帶方式，還是混合型的可編程方式，都能提供足夠的靈活性來滿足重復(fù)使用以及快速上市的需求。
    長期以來，無線基帶市場的領(lǐng)導(dǎo)者已經(jīng)明確可編程是無線基帶發(fā)展的方向。CEVA-XC和CEVA-X1641兩款。DSP核，能滿足授權(quán)客戶對芯片架構(gòu)以及靈活性的不同需求，提供合適的解決方案。