以先進架構(gòu)應(yīng)對4G手機市場的挑戰(zhàn)

4G手機市場機遇

智能電話、上網(wǎng)本、電子閱讀器及其他設(shè)備的迅速普及正在推動移動設(shè)備數(shù)據(jù)吞吐量急劇增長。GSMA預(yù)測，2014年移動設(shè)備每月的數(shù)據(jù)吞吐量將相當于2008年全年的總和。

為了滿足這些快速增長的需求，無線網(wǎng)絡(luò)運營商競相推出4G網(wǎng)絡(luò)，而LTE將是20lO年最熱門的技術(shù)。例如，在美國，運營verizon計劃今年部署LTE網(wǎng)絡(luò)，該市場潛在客戶數(shù)量達1億。到2011年，LTE市場會更加火熱，分析師預(yù)測屆時首款LTE手機將面市，而LTE基站將急劇飆升。這種增長勢頭將貫穿2013年，分析師預(yù)測2013年LTE用戶將超過7200萬。

WiMAX也在蓄勢騰飛，目前已有數(shù)百個網(wǎng)絡(luò)正在運營。2010年，美國、俄羅斯和日本等市場將展開大規(guī)模部署。到2010年底，預(yù)計運營商uQ將覆蓋日本90％的人口。上述種種趨勢表明，SoC設(shè)計人員擁有巨大市場機遇，能夠在今年開發(fā)出獲勝解決方案(winning solution)的供應(yīng)商將最大程度地受益于市場增長，并引領(lǐng)4G潮流。

開發(fā)挑戰(zhàn)

但是，通向獲勝4G解決方案的道路荊棘遍布，首當其沖的挑戰(zhàn)就是需要確定以何種4G技術(shù)為目標。在可以預(yù)見的未來，LTE~q]WiMAX將和平共處，哪一個會贏得更大的市場占有率尚需拭目以待。LTE的主要優(yōu)勢之一是擁有主流運營商的支持，但WiMAX在部署方面領(lǐng)先一步。此外，HSPA+也在不斷演進，在LTE完全展開部署之前很可能已瓜分掉可觀的市場份額。HSPA+開發(fā)的復(fù)雜陛與LTE~flWiMAX非常接近。因而，芯片組必需具備靈活性以支持多種標準。

無論選擇哪種4G技術(shù)，以合理的功耗和成本付諸實施都是一大挑戰(zhàn)。在從3G向4G的轉(zhuǎn)換過程中，盡管4G業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)速率提高了10倍之多，但手機供應(yīng)商力求不增加功耗預(yù)算。另一方面，4G的計算復(fù)雜程度急劇增加，這使它很難保持較低成本。對于那些帶有3G／2G、Wi-Fi、GPS和移動電視等額外無線接口的設(shè)備，達到適當?shù)某杀竞凸目刂朴绕淅щy。 SoC開發(fā)人員還必需考慮到可擴展性，使自己的設(shè)計既能夠滿足不斷變化的市場需求，又可適應(yīng)未來下一代技術(shù)的發(fā)展(有關(guān)LTE Advanced和IEEE 802，16m等即將出臺標準的準備工作已在有條不紊地進行，預(yù)計今年將會確定)。此外，soc開發(fā)人員當然還必需盡可能快地把產(chǎn)品推向市場，同時把開發(fā)成本降至最低。

這些要求意味著理想的4G解決方案應(yīng)該具有足夠高的靈活性，以適用于全方位的4G市場；能夠以盡量低的成本和功耗集成jG／2G和wi，F(xiàn)i等無線接口：可針對現(xiàn)有及未來應(yīng)用進行擴展：并且能夠把開發(fā)時間和開發(fā)工作量降至最小。

解決方案

CEVA公司完全按照上述目標來設(shè)計CEVA-XC通信引擎。CEVA-XC是一款可配置的DSP IP，專為3，5G／4G手機及無線基礎(chǔ)設(shè)施而設(shè)計。即使是最小配置，單一CEVA-XC內(nèi)核也能夠以軟件處理整個4G收發(fā)器鏈路。這種單核架構(gòu)無需采用多個協(xié)處理器、加速器或SIMD引擎的異構(gòu)設(shè)計(heterogeneous design)，從而縮短上市時間，簡化了軟件設(shè)計。

cEVA，XC是一種完全可編程的DsP內(nèi)核，它以軟件形式支持多種無線標準，包括LTE、WiMAX、HSPA+、3G和2G等等。這種靈活性使CEVA-XC成為一種真正的軟件定義無線電引擎，使得單個CEVA-XC SoC可以把眾多以往分立的功能集成在一起。例如，當今的智能電話一般都包含了多個基帶CPU，CEVA-XC SoC的專用硬件支持全球定位系統(tǒng)(GPS)、移動電視、Wi-Fi等功能。CEVA-XC可讓SoC設(shè)計人員在單一DSP上處理所有這些功能，顯著降低成本和功耗。

這種軟件定義無線電能力使CEVA-XC能夠滿足許多市場的設(shè)計需求。客戶不必針對每個獨立的通信標準創(chuàng)建不同的芯片，而只需開發(fā)單個芯片，對軟件做簡單的修改就能夠適用于不同的市場。

作為可配置處理器，CEVA-XC能夠在寬泛的性能范圍內(nèi)進行配置。它能夠針對手機、移動寬帶模塊，以及從毫微蜂窩(femtocell)、微微蜂窩(picocell)乃至微基站和宏基站的基礎(chǔ)架構(gòu)進行配置。這種可擴展性可實現(xiàn)各種設(shè)計之間更大程度的軟件復(fù)用，體現(xiàn)了應(yīng)對即將面市的多種4G應(yīng)用需求的一重要優(yōu)勢。

CEVA，XC還帶有cEVA，Toolbox，這是基于c語言的完整開發(fā)環(huán)境。通過CEVA獨有的應(yīng)用優(yōu)化器[ApplicationOptimizer)來簡化軟件開發(fā)和優(yōu)化，可把軟件研發(fā)工作量和成本降至最低。此外，CEVA還提供一整套最優(yōu)化c語言可調(diào)用DSP庫函數(shù)和覆蓋整／bLTE物理層的通信軟件庫。

cEVA的軟件庫包括一個與頂級LTE供應(yīng)商合作開發(fā)的最優(yōu)化LTE庫，這個與LTE Rel-8兼容的軟件庫能夠處理整個物理層鏈路，并可適用于多種配置及應(yīng)用案例。該軟件庫支持MIMO(多輸入多輸出)2×2、MIM04×4、SISO(單輸入單輸出)和SIMO(單輸入多輸出)等多種天線架構(gòu)、支持O，AM64(正交振幅調(diào)制)、Q，AMl6和o_pSK(四相相移鍵控)等調(diào)制方式、支持多種不同空間分配方案、以及可選的上傳和下載參數(shù)。該軟件庫還為一個通用型，與具體系統(tǒng)設(shè)計無關(guān)，并帶有一個簡單c可調(diào)用的應(yīng)用程序接口(API)，可以方便地集成到客戶的軟件系統(tǒng)中。利用這些庫，SoC開發(fā)人員能夠大幅減少開發(fā)工作量，并確保達到最優(yōu)性能。

CEVA—XC架構(gòu)

CEVA-XC是基于CEVA-X DSP而開發(fā)的IP內(nèi)核，CEVA-XDSPl已大批量出貨，并用于三星、LG電子和索尼愛立信等多家頂級供應(yīng)商的移動設(shè)備中。CEVA-XC在CEVA-X的基礎(chǔ)上增加了4個向量單元，性能提高到2000億次運算／秒，足以支持M[MO4×4這樣的先進多天線方案。完全配置的CEVA-XC還能夠處理基站應(yīng)用中的多個LTE或wM^x通道。 此外，CEVA-XC還提供帶1或2個向量單元的配置。通過可選的指令集，向量單元本身可增強對除法、平方根、最大相似度檢測fmaxl’mumlikelihood detection)和FFT的支持和配置。即使在最小配置中，CEVA-XC也能夠在157MHz速度下支持100MB／sLTE下行數(shù)據(jù)流(采用20MHz帶寬、QW64調(diào)制和MIMOzxz等挑戰(zhàn)性組合)。

CEVA-XC通過純軟件實現(xiàn)收發(fā)器路徑以獲得完全的靈活性。不論選擇何種配置，客戶都將受益于CEVA-XC的低功耗優(yōu)勢。采用65nm工藝制造的CEVA-XC芯片只需要10roW的功耗，就能夠處理50Mb／s的LTET行鏈路。為了進一步降低功耗，Cm還集成有創(chuàng)新的功率調(diào)節(jié)單元(PSU)。該單元會關(guān)斷內(nèi)核的不活動部分，并允許內(nèi)核工作在一定范圍的頻率和電壓下。這些低功耗特性使得CEVA－XC以純軟件方式運行整個收發(fā)器成為可能。

4G明智之選

4G市場競爭正在展開，soc開發(fā)人員需要能夠滿足一系列嚴苛要求的解決方案。CEVA XC特別針對解決開發(fā)4G無線通信芯片過程中遇到的功耗、成本和上市時間限制等關(guān)鍵問題而設(shè)計，再結(jié)合CEVA公司工具以及包括LTE軟件合作伙伴在內(nèi)的第三方支持，為開發(fā)人員提供了一套領(lǐng)先的終極解決方案。