多核DSP彌補高端基站芯片技術(shù)短板
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市場調(diào)研機構(gòu)ABIResearch的數(shù)據(jù)顯示，到2010年，全球無線基站半導(dǎo)體市場將由2008年的約60億美元增長到約75億美元，以中國為代表的發(fā)展中國家3G（第三代移動通信技術(shù)）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將是最主要的市場推動力。
領(lǐng)先廠商邁向高端技術(shù)
從技術(shù)角度而言，業(yè)界對3G無線基站芯片最首要的要求是高性能，不同于以語音業(yè)務(wù)見長的GSM（全球移動通信系統(tǒng)），3G網(wǎng)絡(luò)將以提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，其數(shù)據(jù)處理能力比GSM提升了至少3倍。由于3G基站需要支持多種標(biāo)準(zhǔn)，因此對芯片的靈活性也提出較高的要求。此外，功耗和成本同樣也是業(yè)界關(guān)注的焦點。
3G基站必須要面對的挑戰(zhàn)是如何在繼續(xù)降低單位通道成本的同時增加功能,以支持新的業(yè)務(wù)和協(xié)議以及不斷變化的用戶使用模式。目前，無線基站采用了FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)來實現(xiàn)遠(yuǎn)程基站升級，提升設(shè)備靈活性，延長基站設(shè)備壽命，同時節(jié)省成本。今年4月，全球可編程邏輯解決方案領(lǐng)導(dǎo)廠商賽靈思公司推出了基于65納米工藝的Virtex-5FXT器件，該系列器件是針對支持高速串行連接的嵌入式處理應(yīng)用領(lǐng)域而優(yōu)化的，與前一代90nmFPGA相比，速度平均提高30%，邏輯容量增加65%，而功耗卻降低了35%。“在單片器件上集成重要處理性能和SERDES(串行/解串器)元件，可為那些需要節(jié)約板級空間和成本、同時又需要滿足高性能要求的設(shè)計人員提供巨大的價值。”市場調(diào)查公司ForwardConcepts總裁WillStrauss認(rèn)為，“在無線應(yīng)用中，Virtex-5FXT平臺技術(shù)可以支持的基站類型是受到高度關(guān)注的，特別是在支持4G（第四代移動通信技術(shù)）通信系統(tǒng)的LTE(長期演化)基帶的應(yīng)用領(lǐng)域。”
事實上，DSP(數(shù)字信號處理)領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)也早已將目光投向了超3G領(lǐng)域。今年年初，TI(德州儀器)在其推出的DSP器件中結(jié)合PHY(物理層)處理的數(shù)學(xué)功能與MAC(介質(zhì)訪問控制層)處理的邏輯功能，大幅提升了可用存儲容量以及快速訪問存儲數(shù)據(jù)的能力顯著提高了高級多處理超3G移動通信局端應(yīng)用的DSP功能。這些全新DSP技術(shù)的推出，不僅使基站OEM（原始設(shè)備生產(chǎn)商）能夠減少芯片以降低系統(tǒng)成本，還能提高系統(tǒng)密度以支持更多的載波或通道數(shù)量。IDC(國際數(shù)據(jù)公司)無線半導(dǎo)體項目經(jīng)理FlintPulskamp指出：“由于LTE即將在近期實現(xiàn)，基站OEM廠商應(yīng)該為系統(tǒng)配備靈活的處理器，以滿足迫在眉睫的性能與數(shù)據(jù)處理要求。”
多核DSP助家庭基站普及
目前，3G的實際部署也面臨覆蓋、容量和信號強度等諸多問題。高速高帶寬的3G信號對建筑物墻體的穿透能力較弱，室內(nèi)覆蓋質(zhì)量也不盡如人意，而直接通過建設(shè)更多的宏基站來增加網(wǎng)絡(luò)容量的做法成本很高。picoChip(比克奇)公司首席市場營銷副總裁RupertBaines告訴《中國電子報》記者，在英國，如果采用增加宏基站的方法，室內(nèi)的覆蓋領(lǐng)域每增加1米，就會增加將近3億歐元的投入，對于中國這樣一個幅員遼闊的國家而言，其增加的投資數(shù)目之巨更是不可想象的。因此，家庭基站的重要性就凸顯出來。
picoChip是家庭基站的芯片的主要供應(yīng)商，據(jù)RupertBaines介紹，無線系統(tǒng)的復(fù)雜程度越來越高，這就為可編程或可重構(gòu)、具有ASIC(專用集成電路)處理性能且無需大量開發(fā)時間和開發(fā)成本的解決方案創(chuàng)造了機會。picoChip平臺的核心是一個可擴展的多核DSP，它在一個陣列里集成了數(shù)百個處理單元，但它可以采用常見的標(biāo)準(zhǔn)語言進(jìn)行編程，這種架構(gòu)將ASIC（專用集成電路）的高計算密度與傳統(tǒng)高端數(shù)字信號處理器的可編程性結(jié)合起來，幫助設(shè)備制造商降低了材料成本和功率消耗，同時也加快了開發(fā)進(jìn)度。目前，已有中國的家庭基站解決方案供應(yīng)商采用相關(guān)的芯片和參考設(shè)計軟件。
無線“交警”優(yōu)化數(shù)據(jù)處理
在未來的5年里，全球無線網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)將增加17億。由于使用無線網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)密集應(yīng)用的用戶不斷增長，無線服務(wù)供應(yīng)商需要在保持低運營成本的同時對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。在很多情況下，服務(wù)供應(yīng)商的網(wǎng)絡(luò)不能充分處理如此大幅增長的數(shù)據(jù)及語音流量，因而常常導(dǎo)致掉線或電話延遲接通等問題。
這些問題可以通過改進(jìn)無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)的分組處理功能而得到有效的解決。TI高密度與核心基礎(chǔ)局端DSP產(chǎn)品全球業(yè)務(wù)總經(jīng)理JohnSmrstik在接受《中國電子報》記者采訪時表示，無線電網(wǎng)絡(luò)控制器的作用類似于“交通警察”，將無線網(wǎng)絡(luò)連接至有線網(wǎng)絡(luò)，并確保數(shù)據(jù)包能夠順利抵達(dá)其目的地。RNC通過在無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)之間發(fā)揮橋梁作用，確保被處理的數(shù)據(jù)包能夠抵達(dá)其最終目的地，它所執(zhí)行的用戶數(shù)據(jù)處理能夠優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的有效利用率。在RNC處理數(shù)據(jù)的過程中，數(shù)據(jù)包被固定地以精簡及時的方式發(fā)送出去。針對分組處理的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化要求，以更完善的硬件架構(gòu)顯著提升有效分組處理能力。
據(jù)JohnSmrstik介紹，TI采用多核DSP來完成平常由通用處理器和RISC（精簡指令集計算機）執(zhí)行的功能，其低成本方案可使服務(wù)供應(yīng)商能進(jìn)行高效分組處理，從而在不額外增加RNC的情況下實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。TI的高級系統(tǒng)架構(gòu)多核DSP可針對高性能的包至包分組處理進(jìn)行優(yōu)化，從而提高無線系統(tǒng)的總體效率。
記者點評
新技術(shù)角逐基站芯片市場
3G通信對數(shù)據(jù)處理能力的嚴(yán)苛要求使得基站芯片成為全球領(lǐng)先半導(dǎo)體企業(yè)展示技術(shù)實力的舞臺，從目前的技術(shù)狀況來看，F(xiàn)PGA和多核DSP還將繼續(xù)在基站處理器領(lǐng)域擔(dān)當(dāng)主角。在從3G邁向LTE、WiMAX（微波存取全球互通）和HSPA（高速分組接入）/HSPA+等應(yīng)用的過程中，F(xiàn)PGA和多核DSP的競爭還將延續(xù)下去。與單核DSP相比，多核DSP在提高性能、降低成本和功耗的同時，也增加了執(zhí)行DSP算法的復(fù)雜性，因此，多核DSP供應(yīng)商應(yīng)更加注重對客戶的支持。
家庭基站是3G產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在該領(lǐng)域，除了處理器芯片技術(shù)的完善之外，如何尋求成功的商業(yè)模式也是值得探討的話題。而RNC屬于廣義的基站產(chǎn)品范疇，多核DSP同樣具有很強的競爭力。
當(dāng)然，我們在談?wù)摶拘酒瑫r，目光也不必僅限于處理器芯片，射頻、功放、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等模擬器件也將為業(yè)內(nèi)廠商提供用武之地。
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