小蜂窝容纳大智慧

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 最近,中国三大移动运营商铺天盖地的4G广告让人感觉到4G时代真的来临,而且来的比3G更猛烈些。随着4G的普及,4G网络中传播的数据量是不可估量的,基站作为数据传输的中转站,其规模、形式、性能也需要进一步革新。大型基站固然重要,如目前最普遍的宏基站以及大为热门的云RAN,而现在的手机基站网络越来越复杂,基站形态越来越多,3G和4G的发展催生了大量对小型基站的需求,它们在帮助移动运营商应对日益复杂的网络容量挑战方面发挥着关键作用。小型化的基站主要有城域基站、微微蜂窝基站(Picocell)以及更小一点的毫微微蜂窝基站(Femtocell,又称飞蜂窝基站或家庭基站,相当于在一个公司里面用Wi-Fi)。

  小基站的巨大市场潜力,无疑会招来无数“追求者”施展浑身解数以获得青睐。飞思卡尔秉承了其在通信处理器领域的优良传统,针对小基站应用也有多款解决方案供客户选择,而这些解决方案都是软硬兼备的。例如,QorIQ Qonverge平台、QorIQ Qonverge BSC9132微微蜂窝基站解决方案、Qonverge BSC9131家庭基站解决方案、BSC9131RDB参考设计、Airfast射频功率解决方案以及适用于BSC913x板的射频模块。

  经济高效的家庭基站

  基站的功能依靠什么来实现的呢?LTE基站 (eNB) 中的L2和L3层可采用通用处理器(GPP)来配置;LTE基站物理层 (L1) 功能一般配置在数字信号处理器 (DSP)中,采用DSP内核和基带加速器;最后,ASIC、FPGA或现成收发器中通常含有的数字射频前端逻辑电路将信号发送给RF放大器。小基站一般控制一个扇区和给定的用户数量及数据吞吐量。传统单GPP + DSP分立器件方案正在演化为单个片上系统 (SoC) 解决方案。

  飞思卡尔家庭基站解决方案面向高带宽、低功耗的基带应用,特别适用于LTE(FDD和TDD)和WCDMA (HSPA+)家庭基站应用。飞思卡尔家庭基站解决方案结合了Power Architecture内核、可编程StarCore DSP和功能强大的MAPLE-B2F基带加速处理技术,如图1所示。这种解决方案可处理所有的基带层(L1, L2和L3),无需额外的基带处理器件,可以提供世界一流的性能及优化的系统成本及功耗,满足了市场对高性能、经济高效集成解决方案的需求。根据测试,对于LTE + WCDMA的微微蜂窝基站,采用飞思卡尔QorIQ Qonverge平台的成本和功耗是采用分散硅片产品的无线基础设施设备的1/4。

  图1 飞思卡尔毫微微蜂窝基站解决方案框图

  该解决方案可支持LTE和WCDMA(HSPA+)多模方式,以协助运营商的从3G到4G的演进,最多可同时处理16个在线用户,能够达到以下性能指标:最高可达20 MHz带宽的单小区LTE,可支持100 Mb/s的下行速率和50 Mb/s的上行速率;5 MHz双载波HSPA+,每个能够达到42 Mb/s的下行速率和11.5 Mb/s的上行速率。

  逐层剥茧抽丝

  利用飞思卡尔器件,基于DSP的物理层 (PHY)可采用StarCore SC3850或SC3900FP高性能DSP内核,结合称作MAPLE的基带加速器平台 (多加速器平台) 来部署。随着用户缓慢迁移到LTE,需要同时支持多种标准,此外为采用更先进的技术提供升级路径也是十分重要的。为支持多模操作,DSP内核可全面编程并实施任何标准,而MAPLE支持多模操作,如根据两种算法处理和容量标准同时进行Turbo/Viterbi译码、Turbo编码和FFT/DFT。

  MAPLE加速器为每种空中接口标准单模和多模操作提供高效硬件配置的标准化构块,主要包括:傅立叶变换处理单元、Turbo/Viterbi译码处理单元、下行链路编码处理单元、码片速率处理单元、均衡处理单元、物理下行链路处理单元以及物理上行链路处理单元。MAPLE加速了整个下行数据链,高数据率对内核负载再也没有影响。

  层2和层3算法采用Power Architecture通用高性能内核与安全加速组合来处理。这种处理大部分在可编程内核完成,可有效实施任何标准,包括多模操作。WCDMA与LTE之间的共性是要求安全的回程处理,主要是以太网、QoS、IPSec和WCDMA处理,这种处理可卸载到硬件加速器中,使软件灵活地支持两种标准的L2协议栈。

  需要强调的是,小基站最大的挑战就是频谱问题,而飞思卡尔DSP内核有足够非常好的可编程性,加上MAPLE加速器平台可以充分利用频谱,优化了频谱使用,预留了空间以便未来的性能提升。

  小蜂窝容纳大智慧

  此外,飞思卡尔已经组建了一个由技术领先者组成的丰富的生态系统,专注于研究无线应用。来自这些合作伙伴的产品和服务可以与第三方工具以及飞思卡尔的CodeWarrior 技术和VortiQa 应用软件集成。 该生态系统可以为ODM和OEM提供1到4层的软件、传输和安全堆栈、RF技术、测试和测量功能以及ODM解决方案。

  从今年年初的国际消费电子展(CES)和世界移动通信大会(MWC)可以看到,可穿戴设备风靡全球是大势所趋,特别是各大厂商争相推出的具备医疗监测功能的智能手表,而这些便携设备最终都需要连网传输各种数据或者与手机同步数据。家庭基站提高了无线网络的容量与带宽、支持更多人利用更多设备快速且安全地完成更酷的事情。飞思卡尔智能互联将智能引入小基站,提供硬件、软件及服务于一体的解决方案。飞思卡尔在4G时代乃至未来的5G时代,都将不遗余力地为小基站的演进提供雄厚的技术支持,为人们带来大带宽、海量链接和零延时的服务,体现全频谱无线接入所带来的超高速无线连接的创新。

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