面向3G LTE基站设计的预处理解决方案

因为对满足上行链路处理要求有着更大的影响，你必须考虑宏观层面的基站设计，也就是说，如何对基站的基带设计进行划分。目前，基站供应商可以采用FPGA作为协处理器以执行透平编码来满足吞吐量要求。作为iDFT或RACH预检测的其它相关模块如图9.0所示。

　　

　　图9.0 FPGA 作为用于LTE的协处理器

　　然而，在这里存在的挑战在于因FPGA和DSP之间的互连引起的延迟。我们将采用一个基于常用的SRIO接口的上行链路例子来证明，这个例子具有下列参数：

　　• 10 MHz带宽、短CP、单一扇;

　　• 无重发;

　　• 4 HARQ处理;

　　• 无空间复用;

　　• 基于估计的透平解码持续时间;

　　• SRIO: 3.125 Gb、1x通道、8/10编码、每个拾取器25比特开销;

　　• 针对DDR2存储器、200 MHz、32比特只读的传输时间。

　　如表2.0中所示为对不同服务-远远好于最坏的情形-进行计算的例子，其中，包括必须不超过1000us总时间的编码时间以及sRIO传输的延迟。

　　

　　表2.0 上行链路处理时间例子

　　从上表我们可以总结如下：

　　• 在SRIO传输中发生了重大的延迟;

　　• 需要并行实现透平编码。

　　这里的主要问题在于，延时和数据速率要求特别地给利用单一SRIO链路的协处理方法带来了挑战，因为对于20MHz带宽的情形它招致高达400us的延迟，这已经是可用处理时间的40%。

　　为了解决延迟问题，最好采用基于FPGA的预处理方法来取代FPGA作为协处理器方法。这意味着需要在FPGA中实现完整的PHY层处理，而DSP处理器担当控制器并完成更高层的各种功能。如图10.0所示。利用对DSP处理器的预处理方法，DSP处理器会取代网络处理器或把网络处理器功能减少至仅仅做集中的PDCP处理以及回程接口。采用这一方法的另一个优势就是FPGA可以被用于MAC加速功能以补偿在DSP上存在的低控制代码性能。另外的方法就是采用FPGA作为对网络处理器的预处理器，如图11.0所示。

　　

　　图10.0 利用DSP架构实现的FPGA预处理

　　

　　图11.0 利用网络处理器架构实现的FPGA预处理

　　总而言之，这两种方法除了克服延迟问题之外，具有若干优势，如为将来规范的各种变化做好准备。

5. Xilinx LTE基带参考解决方案

　　赛灵思最近在巴塞罗纳举行的Mobile World Congress 2008上演示了面向PDSCH的、符合3GPP LTE 标准的LTE基带下行链路解决方案。

　　该参考解决方案由各种相关的赛灵思LTE IP核组成，包括透平编码/解码、速率匹配、具有循环前缀插入以及QAM映射器和去映射器的FFT/iFFT。该参考解决方案的下行发送和接收链如图5.0所示。这一参考解决方案也适合对面向LTE的、业已开发完成的各种IP核[3]提供系统级验证。

　　在高于10 MHz的带宽上，赛灵思成功地演示了远远高于100Mbps的视频流。这一成功的演示所采用的面向视频流的参考应用，是基于运行在一台个人电脑主机上的开放源视频局域网服务器(VideoLan Server)。LTE基带参考解决方案位于两个最近发布的ML507板上。每一块板通过千兆位以太网链路与主PC通信。由主PC发出的UDP数据包首先由三态以太网MAC模块(TEMAC)处理，随后经过轻量IP堆栈(LWIP)，才进入LTE基站参考解决方案的发射(TX)模块。来自TX模块的I/Q数据通过用于处理的Aurora链路，被输出至具有LTE接收(RX)功能链的另一块ML507板上。

　　图12.0显示了在MWC 2008上的设置，而图13.0描绘了赛灵思LTE基带参考设计演示平台的各个模块。

　　

　　图12.0 赛灵思LTE基带参考设计演示

　　随着LTE基带参考设计的发布，赛灵思再次证明了在无线解决方案领域的领导地位，并进一步致力于支持基站供应商开发满足更高比特率、更低延迟以及更高灵活性(由于目前LTE标准的不断演进，这一点特别重要)的LTE解决方案。

　　

　　图13.0 赛灵思LTE基带参考设计系统结构图

　　参考文献

　　[1] 3GPP TS 36.104 V8.0.0 (2007-12), E-UTRA Basestation Radio Transmission and Reception

　　[2] "Technical Solutions for the 3G Long-Term Evolutions", Hannes Ekstrom et al., IEEE Communication Magazine, March 2006

　　[3] "Implementing the Next Generation of Wireless Standards using Virtex-5 FXT", Rob Payne, Xilinx Xcell magazine, 2008

　　[4] "3G Evolution, HSPA and LTE for Mobile Broadband", Erik Dahlman et al.,ELSEVIER, 2007

　　[5] "Single Carrier FDMA for Uplink Wireless Transmission", Hyung G. Myung et. Al., IEEE Vehicular Technology, Magazine, September 2006, page 30

　　作者介绍：温得敏博士，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;Jorg Kohlschmidt, 赛灵思公司无线基础设施垂直市场系统架构师。

编辑：小宇