新一代基站设施成FPGA与DSP竞争焦点

技术分类: 可编程器件  微处理器与DSP  | 2008-07-08
嵌入式在线

  无线应用转向LTE、WiMAX和HSPA/HSPA+等宽带应用,以及最新无线标准要求的多载波技术对基站芯片带来性能、成本和功耗上的挑战。DSPFPGA厂商纷纷在工艺技术和架构上进行创新以应对挑战,新一代基站设施成为二者竞争的焦点,同时Femtocell的发展潜力也吸引了FPGA和DSP厂商。

  飞思卡尔是第一个向市场推出商用四核心DSP的厂商。飞思卡尔现在在市场上主推的产品是第二代四核DSP产品8144,该产品集成了4个频率为1GHz的DSP内核。飞思卡尔网络部亚太区业务拓展副总监曲大健介绍说:“飞思卡尔的4核心DSP拥有相当高的处理速度,每块能承担更多的处理任务,并且该产品拥有大量的片上内存,支持包括串行高速总线(sRIO)在内的众多接口,使用非常方便。”

  德州仪器DSP系统通信基础设施业务部全球市场总监Ramesh Kumar表示,TI TCI6487多核DSP具备片上加速器,无需FPGA或微处理器就能支持GSM-EDGE、HSPA、HSPA+、TD-SCDMA以及LTE应用,可帮助基站厂商开发高密度、有成本效益的基带平台,还可以通过软件升级来增添新的特点。

  Ramesh Kumar:TI TCI6487多核DSP具备片上加速器,无需FPGA或微处理器就能支持多种最新标准。

  针对多核DSP的优势,IEEE高级会员,赛灵思公司无线基础设施垂直市场系统架构师温得敏博士表示:“与单核DSP比较时,多核DSP的确提供了成本与功耗方面的优化。但多核DSP执行DSP算法的复杂性要比单核提升很多,因此FPGA的机会很多。”从系统角度来看,设计人员需要考虑多核DSP的架构,然后仔细规划如何把多核特点用于数据处理。为此,多核DSP厂商恐怕需要在客户那里投入诸多的人力和时间,以帮助客户优化他们的参考设计。

  温得敏:多核DSP执行DSP算法的复杂性要比单核提升很多,因此FPGA的机会很多。

  为了突破DSP算法在处理乘法运算时的性能瓶颈,DSP厂商通过多核DSP来提高GMACs。与多核DSP相比,单片FPGA是否能够提供更多的GMACs用于执行无线DSP算法呢?温得敏以四个多核DSP为例做出比较,其中每个DSP含有四个频率为300MHz的8122 Starcore内核,运算性能可以达到19.2GMACs;而单片具有640个专用DSP48E MAC内核的V5SX95T,工作在300MHz可以实现192GMACs的性能。

  除此之外,节省PCB空间、可靠性和可升级能力也是FPGA的有利条件。Altera通讯部门资深总监Arun Iyengar指出,DSP功能固定,要提高某一芯片的性能,不得不在电路板上增加其它芯片,不但增加了成本和体积,而且也增大了功耗和设计复杂度。对于相同的引脚布局,Altera FPGA的密度和存储器可以在10倍范围内扩展。这一可扩展性使客户可以为基站配置最适合的器件,不需要不断增加每块电路板上的芯片数量,保持了在各类基站(宏基站、微基站、微微基站等)上的灵活性。这种方法可以使设计方案重复使用,帮助基站客户有效地使用其综合开发预算。

  Iyengar进一步指出,现在的基站市场需要多标准、多模式MIMO支持。向MIMO的发展趋势也提高了RF-BB接口的带宽,例如,CPRI/OBSAI线性速率达到6.0G。多核DSP SoC还不能支持针对各种标准或者新接口线性速率的所有硬件加速引擎。FPGA是一种性价比很高的通用架构,能够完成各种各样的加速功能,例如Turbo解码、HSPA码片速率处理、FFT OFDM内核、MIMO QRD分解、IDFT和用于RACH检测的24k-FFT等大规模FFT。在接口侧,Altera FPGA已经准备好为CPRI和OBSAI提供6.0G支持。

  多载波技术对基站芯片厂商的挑战

  多载波技术使一个单一的BTS(基站收发台)中可以支持更多的用户和数据容量。多载波技术为开发DSP等数字基带解决方案的芯片厂商,以及开发模拟/RF芯片组的芯片厂商带来了不同的挑战。

  对于数字基带解决方案来说,多载波技术意味着基站厂商需要开发高密度通道卡来支持多载波所需要的处理能力。Kumar表示,基站厂商能够利用集成硬件基带加速器的多内核DSP TCI6487来开发基于DSP-farm的通道卡,在一个卡上支持多载波,不需要开发NRE(非重复性工程)密集型的定制ASIC,也不必使用FPGA。

  德州仪器(TI)最近就推出一款具有扩展性的可编程开发平台,使基站OEM厂商能够以统一平台达到支持符合现有与最新无线标准要求的多载波技术的目的。该开发平台建立在TI多内核TMS320TCI6487与TMS320TCI6488 DSP与多接口软件库的基础上,能支持各种主要空中接口,其中包括GSM-EDGE、HSPA、HSPA+、TD-SCDMA、LTE与WiMAX。

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