移动宽带调制解调器的不同设计方案_技术

在4G无线基带的演进中，目前有两大不断发展的技术在争逐领导地位，这就是LTE和WiMAX。 WiMAX的定位是计算设备和M2M的首选技术，以及为尚未发展的地区提供固定无线联机网络，并获得英特尔（Intel）和其它多家公司领导的WiMAX 论坛支持。LTE则沿着“GSM”的路线，朝手机宽带的路线演进而来，由第三代合作伙伴项目（3GPP）支持，并被包括高通（Qualcomm）、意法- 爱立信（ST-Ericsson）、Verizon、Vodafone在内的众多基带OEM厂商和运营商所采纳。最终哪项标准会获胜尚是未知之数，不过结果极有可能是两者共存，在不同地区服务不同的用户群。为了确保这两个标准都被4G调制解调器所支持，市场便需要一种能够同时满足在两种技术发展蓝图的灵活解决方案。

移动调制解调器的发展所面对的限制，不单限于越来越复杂无线标准。今天的智能电话必须支持多个无线接口。除WiMAX 和/或 LTE之外， 4G移动设备还需支持大量无线接口，如GSM、GPRS、EDGE、W-CMDA、HSPA和最新推出的HSPA+等。

由于无线基带市场的未来不可预见，致使芯片供货商所面临的环境十分严苛。开发成本和多个变化中的标准，使终端调制解调器的传统硬连线设计方法要面对更大的风险。譬如供货商开发出的芯片有可能瞄准了错误的标准，最终可能导致解决方案在发表之前就惨遭淘汰。更重要的是，硬连线很难在不必重复设计大量硅技术的前提下，就能够支持所有标准的灵活性，故其成本高昂、体积笨重且功耗大。这自然催生了具有足够灵活性，支持多个标准并能缩短开发周期的可编程解决方案的需求。

移动宽带调制解调器的不同设计方案

在新型移动基带芯片的设计中，有三个主要方案可供选用：

传统（硬连线）方案――整个调制解调器都采用硬件实现。这种方案的主要优点是可让首批芯片快速上市。此外，针对某个特定标准而设计的硬件，通常可确保最低功耗。不过，正如之前已经提及，这种方法缺乏灵活性，也不能配合未来产品更新换代的发展蓝图。

混合式方案――硬连线设计与可编程设计处理器的混合。调制解调器中需要灵活性的部分被映射到可编程DSP内核中，利用软件来实现灵活性。剩余的计算密集和灵活性较小的调制解调器部分，比如傅立叶变换（FFT），则可以像传统硬连线方案般，利用硬件来实现。

SDR方案－一种完全的“软件调制解调器”实现方案，可在同一块芯片上以软件同时支持多个无线标准。这种方案采用完全可编程设计解决方案，具有全面的灵活性，能够处理多个现有或未来的标准，而无需重新设计新产品。该方案的主要问题在于，相比专为所支持标准而优化的硬连线方案，其设计工作较复杂，功耗也比较高。

由于采用传统方案存在高风险性，无法满足当前不可预测的市场要求，所以任何供货商都不太可能选择这样一种架构。因此我们将着重讨论后两种可编程设计方案。

采用CEVA-X1641的混合式移动调制解调器方案

CEVA-X是一个高性能多用途的DSP内核系列，广泛用于移动和无线应用中，并已大批量付运到多家领导厂商。

CEVA-X1641是CEVA-X DSP系列中的一款四MAC单元产品，由 4 个16 位数据宽度的MAC 单元组成。在65nm的最差条件下，CEVA-X1641也能够在700 MHz以上的高频下运行。

这种高性能且易于使用的DSP针对移动调制解调器SoC提供了多个不同的软硬件划分。不同的基带客户能够在自己的调制解调器设计中，采用从单核心到多核心的不同实现方案和划分，并通过不同硬件加速来完成调制解调器功能。选择一种极为强大的市场标准DSP架构（如CEVA-X1641）可以保护软件投资，并为未来产品世代确定发展蓝图。目前已经有多家CEVA客户选择CEVA-X1641作为首选DSP来构建4G调制解调器。

采用CEVA-XC的软件调制解调器SDR方案

CEVA-XC是一种专为先进的无线通信而设计与优化、功能极为强大的通信处理器。CEVA-XC是基于CEVA-X，可通过软件支持多种无线接口，包括要求最严苛的4G移动标准、LTE cat. 5 和 WiMAX II （IEEE 802.16m），以及3G 与 3.5G。这种创新处理器能够同时支持同一个架构上的多个无线接口，实现真正的软件式调制解调器。

CEVA-XC采用软件可编程设计架构，通过单一引擎来完成所有无线处理工作，无需多个基带协处理器，这就省去了这类分布式架构常见的额外的内存、数据缓存和整体数据流量。从而降低功耗，缩小芯片尺寸。

CEVA-XC架构基于整合在CEVA-X处理器中的1、2 或 4个矢量通信单元（Vector CommunicaTIons Unit）而构建。每个向量单元是一个256位SIMD引擎，采用3路VLIW和大量16 MAC、算法、逻辑及位移单元。CEVA-XC指令集可以满足4G无线调制解调器的要求，包括矩阵处理、MIMO检测器、复杂滤波、数据交换和比特流处理。