小蜂窩容納大智慧 飛思卡爾小基站滿足4G時(shí)代移動(dòng)互聯(lián)需求

小基站勢如破竹

最近，中國三大移動(dòng)運(yùn)營商鋪天蓋地的4G廣告讓人感覺到4G時(shí)代真的來臨，而且來的比3G更猛烈些。隨著4G的普及，4G網(wǎng)絡(luò)中傳播的數(shù)據(jù)量是不可估量的，基站作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹修D(zhuǎn)站，其規(guī)模、形式、性能也需要進(jìn)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為熱門的云RAN，而現(xiàn)在的手機(jī)基站網(wǎng)絡(luò)越來越復(fù)雜，基站形態(tài)越來越多，3G和4G的發(fā)展催生了大量對(duì)小型基站的需求，它們?cè)趲椭苿?dòng)運(yùn)營商應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)容量挑戰(zhàn)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。小型化的基站主要有城域基站、微微蜂窩基站(Picocell)以及更小一點(diǎn)的毫微微蜂窩基站(Femtocell，又稱飛蜂窩基站或家庭基站，相當(dāng)于在一個(gè)公司里面用Wi-Fi)。

小基站的巨大市場潛力，無疑會(huì)招來無數(shù)“追求者”施展渾身解數(shù)以獲得青睞。飛思卡爾秉承了其在通信處理器領(lǐng)域的優(yōu)良傳統(tǒng)，針對(duì)小基站應(yīng)用也有多款解決方案供客戶選擇，而這些解決方案都是軟硬兼?zhèn)涞?。例如，QorIQ Qonverge平臺(tái)、QorIQ Qonverge BSC9132微微蜂窩基站解決方案、Qonverge BSC9131家庭基站解決方案、BSC9131RDB參考設(shè)計(jì)、Airfast射頻功率解決方案以及適用于BSC913x板的射頻模塊。

經(jīng)濟(jì)高效的家庭基站

基站的功能依靠什么來實(shí)現(xiàn)的呢?LTE基站 (eNB) 中的L2和L3層可采用通用處理器(GPP)來配置;LTE基站物理層 (L1) 功能一般配置在數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)中，采用DSP內(nèi)核和基帶加速器;最后，ASIC、FPGA或現(xiàn)成收發(fā)器中通常含有的數(shù)字射頻前端邏輯電路將信號(hào)發(fā)送給RF放大器。小基站一般控制一個(gè)扇區(qū)和給定的用戶數(shù)量及數(shù)據(jù)吞吐量。傳統(tǒng)單GPP + DSP分立器件方案正在演化為單個(gè)片上系統(tǒng) (SoC) 解決方案。

飛思卡爾家庭基站解決方案面向高帶寬、低功耗的基帶應(yīng)用，特別適用于LTE(FDD和TDD)和WCDMA (HSPA+)家庭基站應(yīng)用。飛思卡爾家庭基站解決方案結(jié)合了Power Architecture內(nèi)核、可編程StarCore DSP和功能強(qiáng)大的MAPLE-B2F基帶加速處理技術(shù)，如圖1所示。這種解決方案可處理所有的基帶層(L1, L2和L3)，無需額外的基帶處理器件，可以提供世界一流的性能及優(yōu)化的系統(tǒng)成本及功耗，滿足了市場對(duì)高性能、經(jīng)濟(jì)高效集成解決方案的需求。根據(jù)測試，對(duì)于LTE + WCDMA的微微蜂窩基站，采用飛思卡爾QorIQ Qonverge平臺(tái)的成本和功耗是采用分散硅片產(chǎn)品的無線基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的1/4。

圖1 飛思卡爾毫微微蜂窩基站解決方案框圖

該解決方案可支持LTE和WCDMA(HSPA+)多模方式，以協(xié)助運(yùn)營商的從3G到4G的演進(jìn)，最多可同時(shí)處理16個(gè)在線用戶，能夠達(dá)到以下性能指標(biāo)：最高可達(dá)20 MHz帶寬的單小區(qū)LTE，可支持100 Mb/s的下行速率和50 Mb/s的上行速率;5 MHz雙載波HSPA+，每個(gè)能夠達(dá)到42 Mb/s的下行速率和11.5 Mb/s的上行速率。

逐層剝繭抽絲

利用飛思卡爾器件，基于DSP的物理層 (PHY)可采用StarCore SC3850或SC3900FP高性能DSP內(nèi)核，結(jié)合稱作MAPLE的基帶加速器平臺(tái) (多加速器平臺(tái)) 來部署。隨著用戶緩慢遷移到LTE，需要同時(shí)支持多種標(biāo)準(zhǔn)，此外為采用更先進(jìn)的技術(shù)提供升級(jí)路徑也是十分重要的。為支持多模操作，DSP內(nèi)核可全面編程并實(shí)施任何標(biāo)準(zhǔn)，而MAPLE支持多模操作，如根據(jù)兩種算法處理和容量標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)進(jìn)行Turbo/Viterbi譯碼、Turbo編碼和FFT/DFT。

MAPLE加速器為每種空中接口標(biāo)準(zhǔn)單模和多模操作提供高效硬件配置的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)塊，主要包括：傅立葉變換處理單元、Turbo/Viterbi譯碼處理單元、下行鏈路編碼處理單元、碼片速率處理單元、均衡處理單元、物理下行鏈路處理單元以及物理上行鏈路處理單元。MAPLE加速了整個(gè)下行數(shù)據(jù)鏈，高數(shù)據(jù)率對(duì)內(nèi)核負(fù)載再也沒有影響。

層2和層3算法采用Power Architecture通用高性能內(nèi)核與安全加速組合來處理。這種處理大部分在可編程內(nèi)核完成，可有效實(shí)施任何標(biāo)準(zhǔn)，包括多模操作。WCDMA與LTE之間的共性是要求安全的回程處理，主要是以太網(wǎng)、QoS、IPSec和WCDMA處理，這種處理可卸載到硬件加速器中，使軟件靈活地支持兩種標(biāo)準(zhǔn)的L2協(xié)議棧。

需要強(qiáng)調(diào)的是，小基站最大的挑戰(zhàn)就是頻譜問題，而飛思卡爾DSP內(nèi)核有足夠非常好的可編程性，加上MAPLE加速器平臺(tái)可以充分利用頻譜，優(yōu)化了頻譜使用，預(yù)留了空間以便未來的性能提升。

小蜂窩容納大智慧

此外，飛思卡爾已經(jīng)組建了一個(gè)由技術(shù)領(lǐng)先者組成的豐富的生態(tài)系統(tǒng)，專注于研究無線應(yīng)用。來自這些合作伙伴的產(chǎn)品和服務(wù)可以與第三方工具以及飛思卡爾的CodeWarrior 技術(shù)和VortiQa 應(yīng)用軟件集成。 該生態(tài)系統(tǒng)可以為ODM和OEM提供1到4層的軟件、傳輸和安全堆棧、RF技術(shù)、測試和測量功能以及ODM解決方案。

從今年年初的國際消費(fèi)電子展(CES)和世界移動(dòng)通信大會(huì)(MWC)可以看到，可穿戴設(shè)備風(fēng)靡全球是大勢所趨，特別是各大廠商爭相推出的具備醫(yī)療監(jiān)測功能的智能手表，而這些便攜設(shè)備最終都需要連網(wǎng)傳輸各種數(shù)據(jù)或者與手機(jī)同步數(shù)據(jù)。家庭基站提高了無線網(wǎng)絡(luò)的容量與帶寬、支持更多人利用更多設(shè)備快速且安全地完成更酷的事情。飛思卡爾智能互聯(lián)將智能引入小基站，提供硬件、軟件及服務(wù)于一體的解決方案。飛思卡爾在4G時(shí)代乃至未來的5G時(shí)代，都將不遺余力地為小基站的演進(jìn)提供雄厚的技術(shù)支持，為人們帶來大帶寬、海量鏈接和零延時(shí)的服務(wù)，體現(xiàn)全頻譜無線接入所帶來的超高速無線連接的創(chuàng)新。