DSP在3G基站中的地位得到進(jìn)一步增強(qiáng)

為了響應(yīng)3G無線基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)成本、處理能力及靈活性的要求，愛立信的基站設(shè)計(jì)已經(jīng)轉(zhuǎn)向一種只使用DSP、依靠軟件定義的方法。因?yàn)檫@項(xiàng)舉措，這家領(lǐng)先的基站制造商又掀起了新一輪爭(zhēng)論，即在開發(fā)先進(jìn)的無線系統(tǒng)時(shí)，面對(duì)ASIC、FPGA、DSP與可重構(gòu)處理器等選擇，什么是最合適的組合。

借助模擬器件公司(ADI)的TigerSharc TS-201芯片，愛立信希望能通過軟件升級(jí)來適應(yīng)3G標(biāo)準(zhǔn)的頻繁變化，從而提高系統(tǒng)靈活性并降低維護(hù)成本。DSP、ASIC與FPGA之間的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)并沒有發(fā)生多大改變，但3G標(biāo)準(zhǔn)的快速發(fā)展促使愛立信重新評(píng)估各種架構(gòu)在成本、功耗、靈活性及處理能力等方面的優(yōu)劣性。

去年，業(yè)界發(fā)布了最新的W-CDMA增強(qiáng)版標(biāo)準(zhǔn)Release 5或高速下行分組接入(HSDPA), 這令許多以ASIC為主開發(fā)基站設(shè)備的制造商猝不及防，從而把靈活性問題推至最前沿。此外，Release 6正在制定之中，因此制造商在推出系統(tǒng)時(shí)普遍擔(dān)心互操作性問題。許多業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)，設(shè)計(jì)師們將面臨重新調(diào)整系統(tǒng)的任務(wù)，而且只有通過軟件才能經(jīng)濟(jì)地完成這項(xiàng)工作。

“但愛立信還可以享受DSP的其它優(yōu)勢(shì)，”ADI公司無線基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品線經(jīng)理Kevin Leary表示。這些優(yōu)勢(shì)包括簡(jiǎn)化的電路板設(shè)計(jì)、增強(qiáng)的可擴(kuò)展性(支持設(shè)計(jì)復(fù)用)、更低的研發(fā)費(fèi)用、更快的上市時(shí)間以及因使用單一處理器而帶來的低庫存成本等。

愛立信證實(shí)了與ADI的交易，但拒絕透露合同的細(xì)節(jié)和金額。

只使用DSP的基站并不新鮮，但迄今為止，它們主要被用于小批量市場(chǎng)，如西門子針對(duì)中國的TD-CDMA市場(chǎng)開發(fā)了基于TI DSP的基站。小批量W-CDMA基站的制造商也采用只有DSP的設(shè)計(jì)，例如富士通與阿爾卡特的合資企業(yè)Evolium公司就采用了一種基于ADI TS-201芯片的設(shè)計(jì)。

重新認(rèn)識(shí)

“但愛立信采用TigerSharc芯片的決策將使許多公司重新看待DSP，”Forward Concepts公司總裁兼分析師Will Strauss表示。

ADI公司一直試圖在基站用DSP市場(chǎng)贏得立足點(diǎn)，這次設(shè)計(jì)中標(biāo)對(duì)它而言是一場(chǎng)漂亮的勝仗。據(jù)Forward Concepts公司統(tǒng)計(jì)，2003年供應(yīng)給無線基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)的DSP價(jià)值2.8億美元，其中ADI占7.1(，位居第四，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于杰爾(33.9()、摩托羅拉(28.6()及TI(26.8()。

另一方面，來自Bancorp Piper Jaffray公司的數(shù)據(jù)指出，愛立信憑借94.26億美元的年銷售收入在價(jià)值360億美元的無線基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)居于統(tǒng)治地位，諾基亞以59億美元緊隨其后。接下來依次是朗訊、摩托羅拉、北電網(wǎng)絡(luò)及其他供應(yīng)商。

這次設(shè)計(jì)中標(biāo)還改變了DSP市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，憑借著無線基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)的大客戶，ADI將與TI發(fā)生“火拼”?！斑@是在侵犯TI的固有領(lǐng)地(3G),”Strauss評(píng)論道。

由于愛立信將不再采用ASIC或FPGA來執(zhí)行W-CDMA接收端的處理，所以它的決定將削減TI、Xilin及Altera等ASIC與FPGA供應(yīng)商的市場(chǎng)份額。Strauss指出，愛立信一直是Xilinx的大客戶。

愛立信之所以選擇DSP是因?yàn)樗嘈胚@種處理器能夠執(zhí)行密集型處理任務(wù)，使CDMA和W-CDMA系統(tǒng)獲得多用戶和頻譜效率。迄今為止，執(zhí)行密集型處理的選擇有兩種：一是單獨(dú)的DSP；二是DSP+FPGA或DSP+ASIC?！翱芍貥?gòu)處理器是第三種選擇，但困擾它們的是軟件，”Xilinx公司DSP中心總監(jiān)David Squires表示。他指的是用于這類處理器的開發(fā)工具尚不成熟。

觀察家表示，ASIC仍然是密集型碼片率處理任務(wù)的最有效解決方案?！暗彩亲畈混`活、最昂貴的解決方案，而且其日益上升的成本變得令人難以承受，”Gartner Dataquest公司的分析師Tom Starnes表示。

Strauss估計(jì)，ASIC的平均開發(fā)費(fèi)用高達(dá)1,000萬美元。

“FPGA能提供更大的靈活性和更快的上市時(shí)間，但你必須面對(duì)更高的芯片成本和功耗，”Berkeley設(shè)計(jì)技術(shù)公司(BDTI)的總經(jīng)理Jeff Bier表示。VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="圖：不斷變化的標(biāo)準(zhǔn)迫使OEM重新評(píng)估基站架構(gòu)">

“不過，這些開銷正在持續(xù)減小，”Xilinx公司的Squires回應(yīng)道。

可編程DSP也可提供靈活性，但隨著處理需求不斷提高，傳統(tǒng)DSP的處理能力已經(jīng)不堪重負(fù)。

“從企業(yè)的角度來看，第一階段總是設(shè)法先推出產(chǎn)品以獲得立足點(diǎn)，因此最初的方案大多選擇DSP+FPGA，”TI無線基礎(chǔ)設(shè)施戰(zhàn)略行銷經(jīng)理Sandeep Kumar表示，“但隨著功能的定義變得更明確，開發(fā)商將轉(zhuǎn)向DSP+ASIC或DSP+ASSP加速器的方案。”

Starnes指出，為了保持領(lǐng)先性，DSP和RISC都在添加許多非常有用的功能，包括特殊指令、加速器和多處理器等，這些進(jìn)步甚至超越了因工藝升級(jí)所能獲得的更高性能。

BDTI公司的Bier對(duì)于有關(guān)ASIC的成本爭(zhēng)論不以為然，但Xilinx公司的Squires強(qiáng)調(diào)，爭(zhēng)論并不僅限于成本。

“在過去三年，從事ASIC研發(fā)的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)被大批裁撤，因而削弱了他們的設(shè)計(jì)能力?！盨quires說，“此外，OEM被迫明哲保身，因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)相對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的出貨量而言，ASIC并不一定真正值得?！?/p>

對(duì)ASIC不利的另一個(gè)因素是其固有的非靈活性，這一點(diǎn)隨著3G標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展已經(jīng)暴露出來。面對(duì)高額成本及不斷變化的標(biāo)準(zhǔn)，ASIC及FPGA不得不讓位給正在不斷發(fā)展的DSP架構(gòu)。

當(dāng)ADI在2003年發(fā)布經(jīng)過改進(jìn)的TigerSharc芯片時(shí)，它增加了多達(dá)24Mb 的IBM 低漏電嵌入式DRAM。另外，ADI還改進(jìn)了數(shù)據(jù)通道，增強(qiáng)了I/O結(jié)構(gòu)。這種存儲(chǔ)器至處理單元的數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)成為DSP架構(gòu)的主要瓶頸。

在W-CDMA標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)中，最重要的是增加了CDMA專用指令，以加速碼片率處理。ADI公司的Leary表示，這可使基站不需要任何協(xié)處理器或ASIC。

“因?yàn)镃DMA碼片率處理具有面向位的自然屬性，所以如果讓處理器專門針對(duì)某些數(shù)據(jù)類型而優(yōu)化，你就能真正獲得很大的效率。這正是ADI所做的工作，”BDTI公司的Bier表示。

Leary還提到了TigerSharc芯片的可擴(kuò)展性和同構(gòu)編程架構(gòu)。

但Xilinx公司的Squires指出，如果代碼改變，同構(gòu)處理器方法將導(dǎo)致設(shè)計(jì)發(fā)生延時(shí)，這反過來又會(huì)影響驗(yàn)證。Squires建議采用FPGA與DSP的組合，這樣各模塊之間的功能可以保持獨(dú)立，從而減少相互干擾及時(shí)間上的依賴性。

TI公司的Kumar表示，該公司的ASSP和ASIC都擁有相當(dāng)大的靈活性，能適應(yīng)新的標(biāo)準(zhǔn)，包括HSDPA及Release 6。

但ADI公司的Leary反駁道：“ASSP具有局限性。你不知道一個(gè)ASSP能夠做多少次濾波?！?/p>

系統(tǒng)互操作性問題也日益突出。“CDMA2000并沒有遇到這個(gè)問題，因?yàn)楦咄ü竞芎玫乜刂屏怂陌l(fā)展，但W-CDMA的情況則不相同?！盠eary說，“隨著時(shí)間推移，運(yùn)營商和設(shè)備供應(yīng)商不得不解決互操作性問題，所以為了確保整個(gè)行業(yè)的互操作性，我們將面臨重新設(shè)計(jì)的任務(wù)?！痹谒磥?，這鞏固了軟件基站的地位。

但沒有人會(huì)說混合處理器解決方案的日子已經(jīng)結(jié)束。

“對(duì)ADI來說，這只是一場(chǎng)小戰(zhàn)役中的一次小勝利，”Bier表示，“我們沒有理由可以假設(shè)DSP已經(jīng)大獲全勝。當(dāng)出貨量增加及標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定后，未來的趨勢(shì)是轉(zhuǎn)向更定制化的解決方案?！?/p>