构建下一代802.11ac Wave3软件定义调制解调器(下)

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5    示例1：802. 11ac  4x4，4  个空间流， 160MHz 配置
5.1 架构
为实现支持 160MHz 带宽和四个收发空间流的 4x4 Wi-FiMU-MIMO 调制解调器，CEVA 建议的解决方案包含：
? 一个 CEVA-XC4210 内核
?  无线接口单元，包括四个前端单元，具有 160 滤波器 扩展
? 时间频率单元，只有一个 512 FFT/IFFT 块
? 位处理单元，包括六个维特比解码器
? 信道估计滤波单元，包括四个滤波器实例
? QR 分解单元
? Mac/PHY 接口单元
还提供要在 DSP 内核上实现的参考软件。 这种架构高 度灵活，支持修改算法，使其适应更先进的方案，并支持添 加新功能，例如允许客户区分他们的解决方案。

图7 SIFS 预算    

图8 8x8:8-160 架构概述
5.2  运算
根据先前定义的架构，图 6 在接收  160MHz 4SS VHT 帧的 VHT 部分时有一定 的处理顺序。从 RIU 输出的每个 OFDM 数据符号推送到 TFU 硬件FFT 的存储器中，这在每个天线上依次启动。然后这些 FFT 输出样本由 DSP 进行处理。DSP 内核专门负责相位跟踪、 MIMO 均衡和 LLR 计算。最后，向 BPU 提供软位进行去交 错和解码。
在 VHT-LTF 字段上，DSP 计算 4x4 信道估计。然后这16 个信道系数由 SMU 通过频率进行滤波处理。为了节省时 间，这个过程依次应用在一半子载波，这意味着前一半可由 DSP 处理，而剩余部分则进行滤波处理。滤波信道是均衡器 系数计算算法的输入。这个复杂的计算通过三个步骤进行。 首先在 DSP 之外进行预处理。然后应用 QR，最后在 DSP 中 完成后处理。
5.3  性能图 6 的时序图说明了接收过程中的硬件/软件划分，并重点突出了延迟要求和范围。众所周知， 在收到诱发响应的帧后， Wi-Fi 的一个主 要约束会关联到所控制帧（如 ACK）的强制性发送，这发 生在被称为 SIFS 时间的一段时间后。如图 7 中的原理图所 示，在 16us
的 SIFS 期间，Wi-Fi 系统必须依次完成接收帧的 解调，检查 MAC 层的有效负荷，将射频从接收转为发送， 同时准备下一次传输。由于 MAC 处理的预算时间是 2us， 并且 RX/TX 周转时间也是  2us，因此可以分配12us作为 PHY Rx 处理延迟时间（即传输中的帧结束和有效负荷最后一位 的解码之间的延迟）。PHY 接收延迟的一个主要原因是来自 VHT-LTF 字段的 均衡器系数计算（图 6 的橙色框）。因
此，对于其延迟不能在接收过程中减少的单数据符号帧，延迟约束特别严格。
延迟约束的另一个后果是，参与数据处理的每个系统组件（DSP 和 HWA）必须在不到 3.6us 内完成任务，以防止在接 收长帧时延迟积累超过 12 us。图 6 显示，CEVA Wave 3 Wi-Fi 解决方案与先前制定的目 标相比有大幅提高。6示例  2：802. 11ac  8x8，8个空间流， 160MHz 配置在前一节中显示的 4x4 配置的相同平台因使用了两个CEVA-XC4210 DSP 内核，所以可扩展到最高支持 8x8，8 个 空间流。由于将 8x8 平台与 4x4 平台关联而实现了最多 12 个空间流，5GHz 802.11ac 8x8 与 2.4GHz802.11n 4x4 双频段并 发，从而打造了 10Gb/s 802.11ac Wave 3 解决方案。

7 结论
本白皮书介绍了实现下一代 802.11 ac Wave 3 的灵活且 可扩展的架构，支持最多 8x8 MIMO 的复杂配置。这个单一 的可扩展架构满足了三个不同的细分市场，即三个不同的需 求：2x2、4x4 和 8x8。创新的软件定义架构基于 CEVA DSP，非常灵活，是支 持 MU-MIMO 的 802.11ac Wi-Fi  系统的关键特征。借助更高 的吞吐量及其带来的更有效的网络利用率，MU-MIMO 很快 将会变得非
常重要，成为 802.11ac 设备的必备要求。对于预 编码和功率分配，有许多不同的算法。MU-MIMO 是一个更 复杂问题的一部分，该问题涉及 MU-MIMO 用户兼容性评 估的链路级跨层优化。它包括用户选择和调度、快速链路自 适应的 PER 评估等。所有这些很大程度上得益于软件定义 的实现，因为更革新、更高性能的算法会随着时间的推移逐 渐实现。