多核DSP彌補高端基站芯片技術短板
加入技術交流群
市場調研機構ABIResearch的數據顯示，到2010年，全球無線基站半導體市場將由2008年的約60億美元增長到約75億美元，以中國為代表的發展中國家3G（第三代移動通信技術）網絡建設將是最主要的市場推動力。
領先廠商邁向高端技術
從技術角度而言，業界對3G無線基站芯片最首要的要求是高性能，不同于以語音業務見長的GSM（全球移動通信系統），3G網絡將以提供高速數據業務為主，其數據處理能力比GSM提升了至少3倍。由于3G基站需要支持多種標準，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界關注的焦點。
3G基站必須要面對的挑戰是如何在繼續降低單位通道成本的同時增加功能,以支持新的業務和協議以及不斷變化的用戶使用模式。目前，無線基站采用了FPGA(現場可編程門陣列)來實現遠程基站升級，提升設備靈活性，延長基站設備壽命，同時節省成本。今年4月，全球可編程邏輯解決方案領導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用領域而優化的，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，可為那些需要節約板級空間和成本、同時又需要滿足高性能要求的設計人員提供巨大的價值。”市場調查公司ForwardConcepts總裁WillStrauss認為，“在無線應用中，Virtex-5FXT平臺技術可以支持的基站類型是受到高度關注的，特別是在支持4G（第四代移動通信技術）通信系統的LTE(長期演化)基帶的應用領域。”
事實上，DSP(數字信號處理)領域的領先企業也早已將目光投向了超3G領域。今年年初，TI(德州儀器)在其推出的DSP器件中結合PHY(物理層)處理的數學功能與MAC(介質訪問控制層)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據的能力顯著提高了高級多處理超3G移動通信局端應用的DSP功能。這些全新DSP技術的推出，不僅使基站OEM（原始設備生產商）能夠減少芯片以降低系統成本，還能提高系統密度以支持更多的載波或通道數量。IDC(國際數據公司)無線半導體項目經理FlintPulskamp指出：“由于LTE即將在近期實現，基站OEM廠商應該為系統配備靈活的處理器，以滿足迫在眉睫的性能與數據處理要求。”
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，室內覆蓋質量也不盡如人意，而直接通過建設更多的宏基站來增加網絡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，室內的覆蓋領域每增加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商，據RupertBaines介紹，無線系統的復雜程度越來越高，這就為可編程或可重構、具有ASIC(專用集成電路)處理性能且無需大量開發時間和開發成本的解決方案創造了機會。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百個處理單元，但它可以采用常見的標準語言進行編程，這種架構將ASIC（專用集成電路）的高計算密度與傳統高端數字信號處理器的可編程性結合起來，幫助設備制造商降低了材料成本和功率消耗，同時也加快了開發進度。目前，已有中國的家庭基站解決方案供應商采用相關的芯片和參考設計軟件。
無線“交警”優化數據處理
在未來的5年里，全球無線網絡用戶數將增加17億。由于使用無線網絡來實現數據密集應用的用戶不斷增長，無線服務供應商需要在保持低運營成本的同時對網絡進行優化。在很多情況下，服務供應商的網絡不能充分處理如此大幅增長的數據及語音流量，因而常常導致掉線或電話延遲接通等問題。
這些問題可以通過改進無線電網絡控制器(RNC)的分組處理功能而得到有效的解決。TI高密度與核心基礎局端DSP產品全球業務總經理JohnSmrstik在接受《中國電子報》記者采訪時表示，無線電網絡控制器的作用類似于“交通警察”，將無線網絡連接至有線網絡，并確保數據包能夠順利抵達其目的地。RNC通過在無線網絡與有線網絡之間發揮橋梁作用，確保被處理的數據包能夠抵達其最終目的地，它所執行的用戶數據處理能夠優化網絡服務的有效利用率。在RNC處理數據的過程中，數據包被固定地以精簡及時的方式發送出去。針對分組處理的網絡優化要求，以更完善的硬件架構顯著提升有效分組處理能力。
據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）執行的功能，其低成本方案可使服務供應商能進行高效分組處理，從而在不額外增加RNC的情況下實現網絡優化。TI的高級系統架構多核DSP可針對高性能的包至包分組處理進行優化，從而提高無線系統的總體效率。
記者點評
新技術角逐基站芯片市場
3G通信對數據處理能力的嚴苛要求使得基站芯片成為全球領先半導體企業展示技術實力的舞臺，從目前的技術狀況來看，FPGA和多核DSP還將繼續在基站處理器領域擔當主角。在從3G邁向LTE、WiMAX（微波存取全球互通）和HSPA（高速分組接入）/HSPA+等應用的過程中，FPGA和多核DSP的競爭還將延續下去。與單核DSP相比，多核DSP在提高性能、降低成本和功耗的同時，也增加了執行DSP算法的復雜性，因此，多核DSP供應商應更加注重對客戶的支持。
家庭基站是3G產業生態系統的重要組成部分，在該領域，除了處理器芯片技術的完善之外，如何尋求成功的商業模式也是值得探討的話題。而RNC屬于廣義的基站產品范疇，多核DSP同樣具有很強的競爭力。
當然，我們在談論基站芯片時，目光也不必僅限于處理器芯片，射頻、功放、數據轉換等模擬器件也將為業內廠商提供用武之地。
評論