Freescale在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之中的解決方案
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“2009LTE技術(shù)發(fā)展論壇”于2009年4月2日在北京舉行。本次主題為“演進(jìn) 融合 發(fā)展”,論壇就LET全球最新進(jìn)展,3G網(wǎng)絡(luò)部署對(duì)LTE的思考,F(xiàn)DD和TDD的融合,未來(lái)終端的發(fā)展方向,TD-LET的發(fā)展機(jī)遇和技術(shù)創(chuàng)新等方面邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)專家進(jìn)行深入交流和溝通,探討未來(lái)移動(dòng)通信的發(fā)展,對(duì)中國(guó)3G尤其是TD-SCDMA的產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有價(jià)值的參考。
以下為飛思卡爾網(wǎng)絡(luò)部亞太區(qū)業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)曲大健發(fā)言實(shí)錄:
曲大?。菏紫?,非常感謝有這個(gè)機(jī)會(huì),來(lái)給大伙介紹一下我們飛思卡爾公司,以及我們?cè)谥袊?guó)的TDD產(chǎn)業(yè)開發(fā)之中做的產(chǎn)品和技術(shù)的努力。
我今天演講的主要內(nèi)容,第一個(gè)是向大家分享一下在3G網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)之中,我們面臨著一些什么樣的挑戰(zhàn),以及這個(gè)挑戰(zhàn)對(duì)于我們半導(dǎo)體制造商來(lái)講都意味著什么。第二部分我向大家介紹一下Freescale在無(wú)線的網(wǎng)絡(luò)之中我們的解決方案,最后有一個(gè)案例。
當(dāng)前的3G網(wǎng)絡(luò),以及以后向LTE演進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)框圖,這個(gè)框圖被很多人引用過(guò),我不再說(shuō)了。有一點(diǎn)大家可以看到,過(guò)去的網(wǎng)絡(luò)是三層的,中間有一個(gè)RNC,以后的網(wǎng)絡(luò)會(huì)演化成扁平的,把RNC已經(jīng)去掉了。從3G的網(wǎng)絡(luò)向以后的LTE網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的時(shí)候,會(huì)發(fā)生一些什么呢?
首先,它的速率會(huì)有很大的提高,現(xiàn)在我們只能達(dá)到十幾兆,以后我們可能要達(dá)到幾百兆。這樣的話,是現(xiàn)在的3G網(wǎng)絡(luò)沒有辦法支撐的,也是以后大家為設(shè)計(jì)LTE網(wǎng)絡(luò)的出發(fā)點(diǎn)。
第二部分,在里面我們會(huì)用到非常新的技術(shù),以便達(dá)到這么高的數(shù)據(jù)吞吐率,比如少M(fèi)IMO等等新技術(shù)。那么這個(gè)數(shù)據(jù)的吞吐率的增加和MIMO技術(shù)的采用,還要求網(wǎng)絡(luò)單元之間的延遲要比以前更小,過(guò)去可能是10毫秒左右,現(xiàn)在只需要過(guò)去的一半,否則的話沒有辦法支持這么大的數(shù)據(jù)吞吐量,以及這么高的速率。
另外,它是一個(gè)全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò),里面牽扯到一些加密的問(wèn)題,這也會(huì)對(duì)于各個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的單元接口和處理芯片提出很高的要求。
還有它對(duì)于物理層DSP的芯片,也提出了非常非常大的挑戰(zhàn)。比如說(shuō)過(guò)去我們?cè)赥D-SCDMA我們幾十兆就夠了,但是以后的LTE里面,我們可能要用到的吞吐率是以前的10倍以上。這一點(diǎn)對(duì)于芯片的制造商,也是非常非常大的挑戰(zhàn)。
在網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)LTE中間,會(huì)把網(wǎng)絡(luò)的帶寬直接擴(kuò)展到10兆,甚至是20兆。在這么大的帶寬之下,對(duì)于我們功放的效率、功放的價(jià)錢等等也是非常大的難題。另外,在網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)之中,怎么樣保護(hù)運(yùn)營(yíng)商以及用戶的投資,怎么樣能夠達(dá)到所謂綠色的無(wú)線網(wǎng)絡(luò),降低網(wǎng)絡(luò)單元的功耗,也是需要考慮的一些問(wèn)題。
綜合所有的挑戰(zhàn),大伙可以看出來(lái),這幾乎是在向網(wǎng)絡(luò)制造商和芯片制造商要求一個(gè)完美的東西。速率更高、價(jià)錢更便宜、功耗更小,這一點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的一個(gè)動(dòng)力,也是所有人在面對(duì)的一個(gè)挑戰(zhàn)。
針對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn),我們Freescale有這樣的一些產(chǎn)品,對(duì)于物理層的信號(hào)處理,我們有多核的DSP,Freescale是在業(yè)界第一個(gè)推出多核的商用DSP的公司。從推出以后,我們已經(jīng)發(fā)展了三代?,F(xiàn)在我們?cè)诮衲甑哪瓿鮿倓偼瞥隽宋覀冏钚碌?核的DSP的產(chǎn)品。這個(gè)產(chǎn)品是我們針對(duì)于LTE的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)來(lái)設(shè)計(jì)的,它會(huì)提供一個(gè)解決LTE物理層的純DSP的方案,不需要其他的硬件的東西。對(duì)于MAC層的處理,你的物理層用得好不好,跟你MAC的調(diào)度非常非常有關(guān)系。它的調(diào)度比以前更復(fù)雜、要求的速度更快、比以前的效率更高。這需要有強(qiáng)大的CPU來(lái)支撐你整個(gè)的調(diào)度的算法,在這個(gè)里面Freescale也有非常非常強(qiáng)大的多核的CPU產(chǎn)品來(lái)解決這個(gè)東西。在不同的網(wǎng)絡(luò)接口之間,因?yàn)槟銛?shù)據(jù)的吞吐速率非常非常高,所以在不同的網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸也非常非常頻繁,要求的帶寬也非常非常大。然后,在我們各個(gè)設(shè)計(jì)處理芯片之間,我們都提供高速的接口。比如說(shuō)PCIE。另外是我們Freescale非常驕傲的產(chǎn)品,就是我們高效率的功放。這個(gè)東西在中國(guó)的TD-SCDMA的網(wǎng)絡(luò)里面得到了非常非常廣泛的應(yīng)用,下面我會(huì)有詳細(xì)一點(diǎn)的介紹。
這是LTE簡(jiǎn)單的處理框圖,這是RF和下面的東西,這部分是由DSP來(lái)承擔(dān),最后是網(wǎng)絡(luò)接口,是由Power Amplifier來(lái)承擔(dān)。網(wǎng)絡(luò)芯片用在LTE處理的哪一個(gè)階段可以很清楚地看到。
我從前往來(lái)后一個(gè)一個(gè)介紹,第一個(gè)是功放產(chǎn)品。LTE對(duì)于RF的功放意味著什么?需要功放支持大帶寬,還有我們的調(diào)制方式的介入,需要功放有更好的現(xiàn)行度,以及更完善的DPD的預(yù)失真的技術(shù)。第三個(gè)是從以前的單天線變成了多天線,這對(duì)于我們的PA也提出了更高的要求,比如說(shuō)PA的結(jié)構(gòu)、功率等級(jí)過(guò)高等等等等。第四個(gè)是說(shuō)在LTE里面,P.A.R的峰均比也比以前的HSDPA有很大的提高。然后是各種不同的帶寬,你的的Power Amplifier可能要支持各種不同的帶寬,不然你要今天裝上去,明天拿下來(lái)調(diào)。
針對(duì)這些挑戰(zhàn),我們Freescale現(xiàn)在做出了什么樣的動(dòng)作?不知道大家是不是知道,我們現(xiàn)在是中國(guó)市場(chǎng)上No.1的提供商,我們?cè)谡加蟹浅7浅4蟮姆蓊~。我們的產(chǎn)品線非常非常寬,從GPA一直到推動(dòng)級(jí)、輸出級(jí)的串聯(lián)都有,功放的效率也非常高。下一步我們會(huì)開發(fā)出新一代的功放,適用于更高峰比的應(yīng)用場(chǎng)合。
當(dāng)前這一代我們提供的功放,它對(duì)高效率的峰均比有很好的優(yōu)化,我們?cè)趩渭?jí)可以達(dá)到40%的效率,增益可以達(dá)到17個(gè)db。在兩級(jí)集成在一起的IC上,我們效率可以達(dá)到大于35%,增益客觀大于29個(gè)db。這一點(diǎn)得到了我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中,以及客戶廣泛的認(rèn)可,這就是我們占有這么大的市場(chǎng)份額的一個(gè)認(rèn)可。
在下一代,我們會(huì)進(jìn)一步提高我們的效率,會(huì)提高3%到4%。我們會(huì)支撐不同的TD-SCDMA的波段,包括了A波段和B波段,我們分類的會(huì)支持TDD-LTE的波段,我們還分不同的封裝,給大伙提供不同價(jià)位的功放產(chǎn)品。
我講的第一步是我們射頻方面產(chǎn)品的情形,我講一下第二步。從射頻過(guò)來(lái)?yè)]金如基帶的層級(jí)的處理,這個(gè)方面我們最著名的產(chǎn)品是8156,是非常卓越的多核的DSP產(chǎn)品,它所有的設(shè)計(jì)指標(biāo)都可以達(dá)到LTE的指標(biāo)。
這是Freescale多核的DSP的Roadmap。Freescale是業(yè)界第一個(gè)提供商用的DSP的廠家,從2004年以前我們的第一代,8101和8102開始,我們已經(jīng)經(jīng)歷了8122、8144、MSBA8100,以及現(xiàn)在達(dá)到了MAC8156,尤其是現(xiàn)在有很多的廠商在基于我們的產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。
8156有什么特點(diǎn)呢?它有非常高的性能指標(biāo),它可以支持多種多樣的標(biāo)準(zhǔn),不光是窄帶的HSPA,包括了WiMAX,還可以支持我們以后演進(jìn)的LTE。在這里面我們安裝了非常非常強(qiáng)大的硬件的加速器,我們做的硬件的吞吐率,是現(xiàn)在市場(chǎng)上存有的DSP產(chǎn)品加速器吞吐率的10倍以上,用戶可以不需要其他的加速器,用我們的加速器就可以完成基帶的管理。用我們DSP運(yùn)行的硬件,可以不需要加減其他硬件。[!--empirenews.page--]
這就是我們6核的DSP8156的簡(jiǎn)單的框圖。在這里面我們有6個(gè)DSP處理的核,每個(gè)核有自己獨(dú)享的Cash,6個(gè)核還有一個(gè)共享的Memery。同時(shí)為了支持網(wǎng)源的高速的連接,我們?cè)谏厦嫣峁?到4×的接口,它可以支撐4到5個(gè)接口,這一點(diǎn)是滿足了LTE要求的。
同時(shí),處理天線數(shù)據(jù),大家知道做2×4的MIMO或者是4×4的MIMO,以后做4×8的MIMO,過(guò)來(lái)的天線量非常大。大家知道不僅要有一個(gè)天線的接口,而且要存儲(chǔ)。為了讓用戶有大量的存儲(chǔ)的接口,我們提供2個(gè)接口,每個(gè)接口可以存儲(chǔ)800兆,線寬是64個(gè)比特,大家可以想象這個(gè)帶寬的接口有多大。那么,在用戶處理的時(shí)候可以做一個(gè)切換,往一個(gè)Memery寫數(shù)據(jù)的時(shí)候,可以從另一個(gè)處理,這樣可以達(dá)到更高的速率要求。
還有一個(gè)硬件加速器,在這里我們提供硬件的加速,然后提供FMT和FT的硬件加速,在我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候仔細(xì)的測(cè)算,都可以達(dá)到LTE的要求。我們的芯片是45納米,我們推出的時(shí)候是業(yè)界第一款用45納米的DSP,也是非常非常先進(jìn)的。45納米不僅給我們提供了所謂價(jià)錢上的優(yōu)勢(shì),同時(shí)給我們提供了功耗上的優(yōu)勢(shì)。
在推出這款DSP的同時(shí),我們給客戶提供了一個(gè)非常強(qiáng)大的開發(fā)系統(tǒng)。這個(gè)強(qiáng)大的開發(fā)系統(tǒng),就是傳統(tǒng)的Freescale的支撐開發(fā)環(huán)境。在這個(gè)開發(fā)環(huán)境里面,我們不僅向用戶提供CodeWarrior,以及提供在我們DSP上面使用的Smart OS,這用非常小的空間就可以把我們的DSP驅(qū)動(dòng)起來(lái),這對(duì)于用戶使用我們的DSP系統(tǒng)是非常重要的。如果用戶自己不開開發(fā)的話,我們就可以提供,我們同時(shí)向用戶提供源代碼。所以,很多的用戶可以基于我們的OS,做進(jìn)一步的優(yōu)化,剪切出來(lái)一個(gè)自己的系統(tǒng)。我們非常重要的是給大伙提供一個(gè)工具,然后讓大伙看到在多核的并行的效率怎么樣,是不是把所有的多核的資源都用起來(lái)了。我們整個(gè)的開發(fā)環(huán)境綜合起來(lái),可以讓用戶的調(diào)試非常視覺化,也非常簡(jiǎn)單,也非常容易。
這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的示意框圖,我們天線過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù),通過(guò)三個(gè)8156連在一起,然后按照我們的測(cè)算可以支持20兆的帶寬、440兆的下行速率和420兆的上行速率。所以,可以支持4×4的MIMO。從這個(gè)示意圖上,可以看到我們的8156的處理能力還是非常非常強(qiáng)的。
下面,我們講完了RF部分、功放部分,講完了層一的基帶信號(hào)處理,下面講一下層二的基帶信號(hào)處理和CPU的處理。
Freescale的CPU過(guò)去也非常非常有名,在所有做通信產(chǎn)品的人里面,都對(duì)Freescale的CPU產(chǎn)品非常非常地熟悉。也可能我們過(guò)去叫摩托羅拉,分出來(lái)叫做Freescale,大家覺得名字變了,但是一提到產(chǎn)品大伙會(huì)感到非常熟悉。我們提供的CPU的產(chǎn)品,可以承擔(dān)層二的調(diào)度,以及我們上面有非常小的卡,可以處理每一個(gè)CPU的處理。我們插在機(jī)箱里面,我們可以對(duì)于LTE的層二和網(wǎng)絡(luò)接口提供非常好的處理。在網(wǎng)絡(luò)處理上,在層二的MAC上,在層一的PHY處理上,都可以提供非常強(qiáng)大的處理能力。
這個(gè)是我們雙核的CPU產(chǎn)品,它像我們的8156一樣,是一個(gè)45納米的產(chǎn)品。里面集合了非常強(qiáng)大的銥鎢板的接口。這些都在我們的LTE的開發(fā)商得到了廣泛的應(yīng)用,大伙會(huì)很快見到基于我們的CPU和DSP網(wǎng)絡(luò)單元的產(chǎn)品。
這是針對(duì)我們的P2020的框圖,通過(guò)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元的接口,把CPU與DSP連接在一起,通過(guò)CPU,DSP可以把承擔(dān)基帶任務(wù)的DSP控制起來(lái),以及調(diào)度上面的數(shù)據(jù)。
剛才我簡(jiǎn)單地向大伙介紹了一下Freescale整個(gè)產(chǎn)品的東西,從承擔(dān)射頻處理的功放到承擔(dān)一層的基帶信號(hào)處理的DSP,以及處理二層調(diào)度、協(xié)議處理、網(wǎng)絡(luò)接口處理的CPU產(chǎn)品。下面,我做一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)。
第一,F(xiàn)reescale可能是一個(gè)業(yè)界唯一一個(gè)提供完整的無(wú)線處理產(chǎn)品的孔思。我們從層一的處理到層二的處理,包括所有了網(wǎng)絡(luò)接口的產(chǎn)品我們都有,這個(gè)可能是難能可貴的。
第二,F(xiàn)reescale向中國(guó)的TD-SCDMA到TDD-LTE產(chǎn)品的提供,大家可以看到基于我們芯片的產(chǎn)品將出現(xiàn)在市場(chǎng)上。
第三,為了更好地、更緊密地和中國(guó)的客戶在TDD-LTE開發(fā)上合作,我們?cè)谥袊?guó)的成都建立了研發(fā)中心。研發(fā)中心承擔(dān)的任務(wù),也是我們系統(tǒng)產(chǎn)品所有的任務(wù)。包括射頻的產(chǎn)品的開發(fā),以及DSP的應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā),和CPU應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)。我們成都設(shè)計(jì)中心,開發(fā)了我們的用于TD-SCDMA的RF功放,已經(jīng)在中國(guó)得到了非常廣泛的應(yīng)用,得到的用戶的稱贊。
最后,F(xiàn)reescale是全力承諾幫助中國(guó)用戶,以及中國(guó)TD-SCDMA市場(chǎng)的發(fā)展,以及未來(lái)的演進(jìn)。謝謝!