为Ensigma Explorer无线处理器实现LTE Cat-0和Cat-1通信标准

当我们根据互联标准或者通信标准选择处理器IP模块时,大多数人会对功能固定的模块和可编程(或者软件定义无线电(SDR))解决方案进行比较,主要有以下三方面:

1. 芯片尺寸
2. 功耗
3. 灵活性

尽管基于SDR的解决方案因为其可编程性具有较高的灵活性,但是不足的是SDR处理器功耗较高效率低下。

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Engsigma Series5 RPU支持多种无线标准

从系统设计实现架构和功耗效率比的角度来看,Ensigma Explorer RPUs可以说世界上最好的系统之一。本篇文章中我会向大家深入介绍LTE Cat-0和Cat-1标准,以及Ensigma Explorer Series5系统架构是如何集成实现这些通信标准的。

LTE Cat-1支持的数据速率最高可达10Mbps,而且能够明显减少片上处理器功耗,降低时钟频率和对存储器的要求。这些直接降低了基带芯片尺寸,减少了功率消耗和系统设计成本。对于物联网(IoT)应用这使得模块的成本能够低于3G模块的花费。

LTE Cat-0/M支持的数据速率最高可达1Mbps,并且预计能够进一步降低成本和功率消耗。然而预计到2017年中期LTE Cat-0才会被广泛使用。

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Imagination公司推出的所有LTE解决方案在硬件上支持Cat-0/1。LTE的实现方案中L1层移植到Ensigma RPU上实现,L2/L3层则在主机MCU(例如MIPS M系列CPU)上实现。

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下面我将从芯片尺寸,功率消耗和灵活性三方面分别展开进行说明,这三方面是评估互联IP的重要参数。

芯片尺寸优化

对于Ensigma Explorer RPUs,我们已经实现了一些硬件层的优化,降低了芯片尺寸。一些LTE加速方法包括:
1. 实现完整的上行数据通道(PUSCH)
2. 使用加密和FFT引擎
3. 采用维特比和turbo解码器
4. PN序列生成器
5. 使用de-mapper(包括下行HARQ(混合自动重传技术)重组)

功耗优化

为了降低系统功耗,在Explorer RPUs中我们做了一些系统级的优化,如下:
1. 快速关断确保了更长的休眠周期
2. 通信数据帧之间允许器件休眠
3. 允许内部嵌入式控制单元(ECU)自主运行,因此外部MCU的数据栈可以保持休眠
4. 当器件不工作时我们实现了严格控制功耗
5. DSP引擎(我们指的是调制和编码处理器或者MCP)的字数据类型大小为12位/24位,而不是传统的DSP采用的16位/32位,这也直接节省了功率消耗。

灵活性

由于采用MCP和ECU模块,基于SDR的解决方案具有更好灵活性:ECU采用C语言编程并且执行控制状态机,而MCP是一个VLIW(超长指令字)SIMD(单指令多数据) 引擎,属于LTE规范的一部分。通过固件升级MCP和ECU大大提升了系统互操作性,能够快速修复现场问题。初次之外基于固件的解决方法很容易升级,符合LTE Cat-0和Cat-M标准发展的特点。

总而言之,Explorer Series5 RPU架构为实现LTE Cat-0/1标准提供了一个低功耗高效率灵活的引擎,可以应用于M2M和IoT等项目中。尽管上文讨论的内容主要集中在Explorer架构,为通信发展标准提供了灵活性(如物联网通信LTE)。同时Imagination还提供了Ensigma Whisper IP系列,同样适用于物联网应用,具有极低的功耗和其他严格的标准。

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来源: http://blog.imgtec.com/ensigma-communications/implementing-cat-01-lte-fo...

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