利用串行RapidIO交換機設(shè)計模塊化無線基礎(chǔ)系統(tǒng)

本文將討論串行RapidIO交換機結(jié)構(gòu)，特別是新型IDT預(yù)處理交換(PPS)在支持DSP、FPGA或ASIC等關(guān)鍵元件在無線基礎(chǔ)設(shè)施解決方案的開發(fā)方面的優(yōu)勢。這可以通過一個針對未來基帶卡(baseband card)的理想架構(gòu)來展示，基帶卡是無線設(shè)備供應(yīng)商試圖改善性能并降低成本的關(guān)鍵部分之一。我們將詳細討論這個關(guān)鍵系統(tǒng)，以及與這些新系統(tǒng)有關(guān)的板卡級問題，并為設(shè)計者提出利用集中式基帶交換機(baseband switch)的并行功能來獲得最高性能效率的建議。

基站收發(fā)信臺架構(gòu)

圖1顯示了一個近乎理想的基站收發(fā)信臺(BTS)架構(gòu)，可支持串行RapidIO互連，提供一個可支持CPU、DSP、FPGA或ASIC的結(jié)構(gòu)。在這種類型的架構(gòu)中，設(shè)計者在各種處理端點(endpoint)之間分配主要應(yīng)用任務(wù)的功能劃分方面有廣泛的靈活性。該架構(gòu)也易于支持擴展，有助于滿足具體應(yīng)用根據(jù)性能和成本要求對端點數(shù)量的增減處理。

基帶交換機是基帶卡的核心。它可以把DSP與基帶處理器連接起來，例如用于CDMA系統(tǒng)的碼片率處理器(CRP)。如果DSP可以進行碼片率處理等，就可以簡化FPGA或ASIC，甚至在某些情況下就可以不再使用。

此時，它也可以獲得串行RapidIO帶給應(yīng)用固有的元件級和板卡級互連的好處。無線基站里的DSP刀片需要高度簡化和高速互連，來進行數(shù)據(jù)傳輸和協(xié)議管理。這些計算密集的嵌入式應(yīng)用需要系統(tǒng)在信號處理器和緊密連接的DSP陣列之間快速移動數(shù)據(jù)，開放標準串行RapidIO規(guī)范專門可滿足高性能嵌入式系統(tǒng)的需求。

圖1：靈活的架構(gòu)可以根據(jù)需要增加或減少CRP/DSP。

傳統(tǒng)上，基帶卡都是使用外部存儲器接口等簡單接口在芯片之間進行數(shù)據(jù)或采樣(sample)的傳輸。這種方法對軟件的要求很高，因為它是一種“拉”式接口，其雙向特性會使帶寬利用率降低到25%。

為了確?；鶐Э梢詳U展到更高速度，設(shè)計者需要一種新的串行接口。這種串行接口必須比存儲器接口更智能。同時，它也必須具有初始化和與多處理模塊通信的能力。該功能需要基帶卡上有可自動識別和初始化的器件，以及使這些器件可以靈活通信的協(xié)議。該協(xié)議必須支持確認的和非確認的推拉式通信和帶內(nèi)中斷，以便訪問軟件。開發(fā)基帶算法軟件本身就是一個挑戰(zhàn)性的工作。理想的協(xié)議將使軟件程序員不必再重復(fù)開發(fā)一個通信協(xié)議。

如上所述，串行RapidIO是專為滿足這些需求而量身定制的，Altera、飛思卡爾、IDT、TI和賽靈思等公司都已提供了各種集成電路。串行RapidIO也可為圖1中描述的基帶架構(gòu)的開發(fā)提供支持。

串行RapidIO標準補充了開放式基站架構(gòu)發(fā)起組織(OBSAI)、通用公共無線電接口(CPRI)和先進電信計算架構(gòu)(ATCA)帶給機箱和系統(tǒng)級的模塊化優(yōu)勢，這是通過將這些優(yōu)勢擴展到板卡和元件級實現(xiàn)的。OBSAI和CPRI都沒有規(guī)定基站設(shè)計中的線卡接口。

此外，串行RapidIO對DSP集群高度靈活的支持使設(shè)計者可以具有成本效益的方式開發(fā)極其靈活和可擴展的架構(gòu)，這種方式在初期不能被簡單地復(fù)制，是一種基于FPGA或ASIC的設(shè)計。例如，基站設(shè)計者可采用串行RapidIO為宏蜂窩應(yīng)用開發(fā)一個DSP密集的系統(tǒng)，實現(xiàn)新技術(shù)的快速應(yīng)用，以支持更大的區(qū)域覆蓋。然后重復(fù)利用原來設(shè)計中的絕大部分，用于微蜂窩或微微蜂窩環(huán)境的小規(guī)模解決方案，這樣就可以具有成本效益的方式滿足預(yù)期的飽和度及密度。

最重要的是，串行RapidIO可通過集成控制和數(shù)據(jù)流量，將簡單而耗時的任務(wù)從處理器卸載，以及區(qū)分高低優(yōu)先級數(shù)據(jù)流量來簡化處理器之間的通信。

回到圖1的架構(gòu)，基帶交換機也可通過CPRI/OBSAI或使用專用接口(基于LVDS)連接射頻卡，該接口通?？芍С指咚俨蓸恿髁?。速率可高達3,072Mbps(CPRI定義)，且該系統(tǒng)可支持多種形式的類似鏈路，通常每個射頻卡可對應(yīng)一個鏈路。