5G之路：下一代蜂窝通信的主要特点和所需的主要技术

通常作为一个控制通道）和未授权卸载，如：用于诸如Wi-Fi和新兴的LTE未授权技术。第三代合作伙伴项目(3GPP)内许多LTE标准所剩的优势集中关注这些未授权卸载技术的管理。

5G拥有良好的前景，但是其标准尚未确立。正如我们在前一节所看到的，如果处理得当，那么5G将开启未来20年数字化服务的发展，为我们的日常生活带来全新，并且更强大的用例。

5G的核心将带来全新的调制算法和日益复杂的MIMO技术，从而最大化宝贵频谱资源的使用效率并提供较早期LTE性能50倍的吞吐量。5G概念也包括一个很宽波段的频带，远远超出我们如今在LTE中看到的频带，原因在于使各频段间的接入技术实现和谐，并且在努力增加下一代服务的容量的同时实现效率的最大化。从提供广域服务的sub GHz频段到如今Wi-Fi广泛使用的区域性GHz频段，我们将看到5G应用于范围广泛的部署情景。进一步来讲，5G能够支持30Hz以上的至今未充分利用的mm波段。这些波段能够提供与5G相关的数千兆比特每秒（multi-Gbps）吞吐量。mm波段的缺点之一包括：我们只可以期待设备在"视线"和基站几十米之内工作，这在本质上将为部署带来挑战。

所以，这一切对智能手机的未来都意味着什么呢？尤其是对调制解调器基带加工的未来意味着什么呢？回顾这些趋势，我们注意到，SoC设计者在满足以下新要求时也面临这三个主题：

数据速率持续上升，我们有望看到在不久的将来以LTE为基础的多兆比特服务，5G的吞吐量可能可以高达10至20Gbps。 载波聚合的大量增加。吞吐量和网络容量最终由日益复杂的载波聚合提供。该聚合让手机调制解调器处理器具有高运算复杂度，因为其为多个并联无线接入承载服务。该主题将持续成为LTE技术（LTE高级Pro）和5G技术进化的关键。 为持续推动功效和手机电池寿命的最大化。由于引进了新的接入技术，新的技术无法就用户体验做出妥协，因为这样的手机调制解调器需要将功效作为其设计的关键。

正如我们将在本白皮书下文内容看到的一样，ARM Cortex-R8有助于设计者能够满足以上需求，在兼顾上一代诸如3G和LTE等技术的反向兼容性和传统支持的同时，继续成为当前多模设备的必须。

介绍Cortex-R8，下一代移动宽带的关键

Cortex-R8处理器是自ARM以来最高性能嵌入式实时处理器。该处理器采用成熟技术，但是将性能表现提升到新高峰。处理器流水线采用了许多ARM技术，用以开发最高性能的应用处理器，并使这些处理器提供最高性能的同时，满足强实时（hard real-time） 的要求。

强实时（hard real-time）是指处理器在已知最坏（决定性的）情况延迟下，可以非常快速地切换以解决一件新的重要事件。该最坏情况延迟通常都只有几纳秒，使来自系统其他部分的中断能够得到发现并迅速采取行动解决。第一层LTE高级Pro和5G调制解调器的任务控制将处理多载波和很高的数据速率。因此，处理器必须以很高的时钟脉冲频率运行，并能够在很多任务之间很快速地切换并处理外来事件。诸如Wi-Fi的未授权载波提供的数据和数据包速率比LTE更高，将这些不同的载波结合和控制需要一个专门的处理器。带有11级流水线的Cortex-R8可以被快速计时，以提供所需的性能。流水线是"乱序的"，这意味着就算有些指令在等待来自较慢外部存储系统的数据时，也可以继续处理，这在很大程度上减少了流水线的"故障"，并提供尽可能最好的性能。

Cortex-R8也加强了紧密耦合存储（TCM），允许快速存储中存在更多的代码和数据，这样在访问重要程序和数据时不会存在延迟。不同于高速缓存是由处理器管理的，紧密耦合存储是由开发人员管理的，这样重要的指令和数据结构都始终能够立即获得。在调制解调器内有一些非常关键的实时程序，而其他程序不是那么重要，可以在后台运行。

Cortex-R8使多达4个处理器能够集成到一个单一致的集群。就调制解调器而言，这些处理器通常是以不对称的处理模式运行的，以获得最佳效率。它能够在手机处于空闲模式时关闭处理器电源，并只有当吞吐量上升时才接通额外处理器的电源，这样可以极大地延长电池寿命。这一可配置性也使得如今的开发商能够创建不同的调制解调器，通过对软件的单一投资和可扩展的性能，满足不同LTE类型的需求。

Cortex-R8可在诸多的界面接口中灵活选择，从而转向其他调制解调器系统。用于控制外部硬件和加速器的专用接口的控制延时最低，以确保在复杂系统中尽可能地实现最佳性能。

但是，Cortex-R8并不仅仅用于调制解码器设计。它提供的行业领先性能也适用于企业存储产品，包括HDD和SSD及其他要求可扩展性