TMS320TCI6618-TI 高性能LTE物理層解決方案

比特率協(xié)處理器(BCP) 是一款可減輕無線信號鏈中總體比特率處理工作的多標(biāo)準(zhǔn)加速引擎。BCP 對以下處理功能進(jìn)行了增強(qiáng)：調(diào)制 速率匹配解調(diào)速率解匹配交錯 CRC 附加 解交錯與卷積編碼 除了能夠從這些功能上減輕DSP 內(nèi)核開銷，BCP 也可實現(xiàn)Turbo 干擾消除等高級接收機(jī)算法。Turbo 干擾消除可將信噪比(SNR) 提高3 dB，從而使頻譜效率最多可提高40%，這也是無線系統(tǒng)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。BCP 能夠在提供2.2 Gbps 下行吞吐量和1.1Gbps 上行吞吐量的同時，還能大約減輕DSP 周期的15 GHz 負(fù)載。

第三代Turbo 解碼器協(xié)處理器(TCP3d) 是對LTE 上行鏈路處理進(jìn)行Turbo 解碼的可編程外設(shè)。TCP3d 輸入采用針對系統(tǒng)和校驗位的軟信道決策，而輸出則采用硬信道決策。

TCP3d 可生成Turbo 交錯表，能夠執(zhí)行Turbo 解碼并支持基于編碼模塊的CRC 計算。TCP3d

具有非常小的驅(qū)動器開銷，卻比此前的TCP2 系列產(chǎn)品快了7 倍。TCI6618 包含三個TCP3d協(xié)處理器，總吞吐能力經(jīng)6 次疊加可高達(dá)582 Mbps。

第三代Turbo 編碼器協(xié)處理器(TCP3e) 是一種可對LTE Turbo 代碼進(jìn)行編碼以實現(xiàn)下行鏈路處理的可編程外設(shè)。TCP3e 的輸入為信息位，而輸出則為已編碼的系統(tǒng)化校驗位。

其能夠支持基于編碼模塊的CRC、Turbo 編碼及Turbo 交錯表生成。TCP3e 能以150 Mbps 的下行鏈路吞吐量速率對每秒450 Mbycles 的CPU 處理減輕負(fù)擔(dān)。TCI6618 具有4 個TCP3e 協(xié)處理器，總吞吐量高達(dá)2572 Mbps。

快速傅里葉變換協(xié)處理器(FFTC)是一款與DSP內(nèi)核松散耦合的加速器。可將其連接至TeraNet并使用多內(nèi)核導(dǎo)航器輸入、輸出需要FFT功能的分組。FFTC 具有循環(huán)前綴可插拔特性，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行編程以便在分組數(shù)據(jù)的開始部分忽略或添加樣本；這允許在無需使用軟件對循環(huán)前綴進(jìn)行處理的情況下實現(xiàn)天線接口與FFTC 之間的無縫連接。此外， FFTC 也可根據(jù)LTE 要求對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率切換。以下列舉了在LTE 中使用FFTC 的應(yīng)用

2x2 MIMO 配置的LTE 系統(tǒng)中，該FFTC 集群可減少超過1.6 GHz 的DSP 內(nèi)核處理開銷。換句 話說，其可為SoC 節(jié)省比一個完整DSP 內(nèi)核還多的資源。

瑞克搜索加速器(RSA) 可用于LTE 編碼塊解碼。TCI6618 擁有兩個與兩個DSP 內(nèi)核中的任一一個都能緊密配合的RSA 。RSA 可為相關(guān)性和搜索算法提供硬件加速，允許通過物理上行共享信道(PUSCH) 解碼高效實施上行控制信息(UCI) 。使用RSA 可為基于PUSCH 解碼算法的UCI 節(jié)省超過1GHz 的DSP 處理資源。

TCI6618 第二代天線接口(AIF2) 是一個專有外設(shè)模塊，可在上下行基帶DSP 內(nèi)核與高 速串行接口（連接至數(shù)字無線電廣播前端）之間支持基帶同相與正交(IQ) 數(shù)據(jù)的傳輸。AIF2 可支持LTE 的頻分多路復(fù)用(FDD)、時分多路復(fù)用(TDD)、通用公共無線電廣播接口(CPRI) 以及開放式基站架構(gòu)發(fā)起組織(OBSAI) 協(xié)議。AIF2 則能支持6 個鏈路，其中每個鏈路均帶 一個6 GHz 的SERDES 和每鏈路64 個最大天線載波。

AIF2 內(nèi)置多內(nèi)核導(dǎo)航器，并能直接與FFTC 連接，從而為LTE 系統(tǒng)提供了低時延的天線流量。此外，AIF2 也具有用于幀時序和同步的可編程無線電廣播定時器，以支持多種標(biāo)準(zhǔn)。

其能夠提供12 Gbps 的最大入口帶寬和12 Gbps 的最大出口帶寬。網(wǎng)絡(luò)協(xié)處理器 網(wǎng)絡(luò)協(xié)處理器可提供主要用于LTE L2 處理的以太網(wǎng)分組加速和安全加速功能。其內(nèi)置CRC 引擎可用于實現(xiàn)LTE PHY 傳輸模塊的CRC 計算。

高效 FFTC 前端數(shù)據(jù)分派– KeyStone 多內(nèi)核架構(gòu)可在AIF2 和FFTC 之間實現(xiàn)無縫接口，而無 需運行于DSP內(nèi)核之上的軟件的干預(yù)。此外，其還使用多內(nèi)核導(dǎo)航器基礎(chǔ)局端支持多內(nèi)核負(fù)載均衡。

AIF2 和FFTC 專為LTE OFDM 處理而精心優(yōu)化。兩者繼續(xù)沿用多內(nèi)核導(dǎo)航器的分組直接存儲器存取(DMA) 引擎，從而能夠在無需DSP 內(nèi)核干預(yù)的情況下通過隊列直接在AIF2 和FFTC 形成數(shù)據(jù)傳輸通道。

圖4闡述了如何在LTE 上行符號處理過程中采用多內(nèi)核導(dǎo)航器來實現(xiàn)負(fù)載均衡、調(diào)度、系統(tǒng)分區(qū)以及存儲器占用的減少。

在該例中，可將4 個天線信號流饋送到FFTC 中，分區(qū)及調(diào)度信息被編程固化在FFTC 輸入隊列描述符中。每個內(nèi)核均具有3 個專用的FFTC 輸出隊列，隊列中具有使用多內(nèi)核導(dǎo)航器以逐包方式重新分配到不同內(nèi)核的所需天線及數(shù)據(jù)符號信息。

通過使用多內(nèi)核導(dǎo)航器隊列描述符報頭協(xié)議專用信息，可對FFTC 輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，以讓一個隊列接收FFTC 輸出數(shù)據(jù)符號，另一個隊列接收輸出導(dǎo)頻信號。第三個隊列包含可中斷內(nèi)核以啟動數(shù)據(jù)處理的符號數(shù)據(jù)。內(nèi)核能夠高效處理前端FFTC 數(shù)據(jù)而無需進(jìn)行任何數(shù)據(jù)預(yù)處理開銷。FFTC 通過將部分?jǐn)?shù)據(jù)及導(dǎo)頻符號路由到將執(zhí)行信道估計以及均衡的每個內(nèi)核來實現(xiàn)負(fù)載均衡。

圖4 –利用多內(nèi)核導(dǎo)航器實現(xiàn)負(fù)載均衡、調(diào)度以及系統(tǒng)分區(qū)