TD-LTE芯片設(shè)計(jì)的最大挑戰(zhàn)

　　LTE在芯片設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮帶寬、實(shí)時(shí)性要求，通過(guò)硬件與軟件的分工，進(jìn)行系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)。其中最主要的是處理帶寬，對(duì)應(yīng)不同的處理量，有不同的采樣率、總線帶寬以及外部通信口的帶寬。

　　在芯片設(shè)計(jì)之初，芯片處理需求分析主要包括功能的需求分析和性能的需求分析。在性能要求比較高的時(shí)候，需要增加新的功能模塊來(lái)提高整個(gè)芯片的性能。在系統(tǒng)分析的初期要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行分工，做出系統(tǒng)的架構(gòu)分析。

　　結(jié)合系統(tǒng)指標(biāo)，我們認(rèn)為最主要的是如何處理帶寬。不同帶寬需求，對(duì)應(yīng)著不同的處理數(shù)據(jù)量的需求，還有不同的采樣率、總線帶寬以及對(duì)外的通信接口的帶寬。在實(shí)時(shí)性上，幀結(jié)構(gòu)、調(diào)制編碼方式、發(fā)射鏈和接收鏈的數(shù)據(jù)處理量也會(huì)隨著系統(tǒng)不同而有不同需求。

　　LTE峰值速率要求為下行速率達(dá)到100Mbps，上行速率達(dá)到50Mbps，頻譜利用率非常高，一個(gè)RB(Resource Block)定義為12個(gè)子載波，頻率間隔15kHz，6個(gè)或者7個(gè)OFDM符號(hào)。在LTE的系統(tǒng)需求里，LTE的帶寬有6種配置，從1.4MHz到20MHz。所以終端的芯片要對(duì)應(yīng)不同的配置，進(jìn)行不同的復(fù)雜度分析。帶寬處理的資源塊的數(shù)量不同,帶寬的采樣率也是不一樣的。

　　根據(jù)LTE系統(tǒng)指標(biāo)，可以對(duì)應(yīng)地來(lái)對(duì)整個(gè)終端芯片里需要處理的上下行鏈路物理層算法的運(yùn)算量進(jìn)行評(píng)估。

　　針對(duì)上下行運(yùn)算量的評(píng)估主要采用的方法，不是說(shuō)基于什么樣的平臺(tái)，因?yàn)榭赡苤噶畈灰粯?，一個(gè)指令可以操作的數(shù)據(jù)也不一樣，我們主要先根據(jù)運(yùn)算情況，再來(lái)確定我們會(huì)涉及什么平臺(tái)。

　　從幀結(jié)構(gòu)來(lái)看，F(xiàn)DD有10個(gè)下行子幀、10個(gè)上行子幀，TDD的幀結(jié)構(gòu)可以有多種上下行配置的選擇。根據(jù)FDD和TDD的幀結(jié)構(gòu)定義來(lái)看，LTE的TDD與FDD系統(tǒng)復(fù)雜度并無(wú)太大區(qū)別，硬件加速器在TDD和FDD系統(tǒng)中都可以應(yīng)用。整個(gè)芯片的架構(gòu)都是由一個(gè)雙核或者單核多線程的處理器加上幾個(gè)硬件加速器構(gòu)成，并加上適當(dāng)?shù)挠布δ芤?，這種架構(gòu)既適用于TDD系統(tǒng)，亦可使用在FDD系統(tǒng)中。

　　在LTE芯片設(shè)計(jì)中，最具挑戰(zhàn)性的是它必須支持大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理。整個(gè)芯片就是一個(gè)多核多線程的架構(gòu)，每個(gè)核可采用一個(gè)多線程的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。這樣的處理架構(gòu)能夠降低整個(gè)芯片的功耗以及運(yùn)行頻率壓力。每個(gè)硬件加速模塊一定有它所擁有的獨(dú)立的存儲(chǔ)單元，如果沒(méi)有獨(dú)立的存儲(chǔ)單元，總線帶寬的壓力非常大，這方面的因素將是未來(lái)需要考慮的重點(diǎn)。如果功耗不能降低，對(duì)整個(gè)LTE芯片的產(chǎn)業(yè)化也將是一個(gè)瓶頸。

　　對(duì)于芯片的開(kāi)發(fā)周期而言，因?yàn)長(zhǎng)TE系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)有比較好的標(biāo)準(zhǔn)定義，我們需要對(duì)它的很多細(xì)節(jié)進(jìn)行架構(gòu)分析，然后再進(jìn)行加速模塊設(shè)計(jì)，以及整個(gè)集成系統(tǒng)的集成和整個(gè)芯片的開(kāi)發(fā)，對(duì)芯片系統(tǒng)進(jìn)行很好的驗(yàn)證，最后進(jìn)行芯片的生產(chǎn)。預(yù)計(jì)經(jīng)過(guò)一年半到兩年的時(shí)間，就可能實(shí)現(xiàn)商用。