設(shè)計(jì)人員正在進(jìn)行第3代移動(dòng)通信基站設(shè)備的研制。這種新設(shè)備將使服務(wù)供應(yīng)商能容納更多的用戶（從而有更多的營收額）,而更重要的是用戶獲得更高速率的數(shù)據(jù)服務(wù),包括因特網(wǎng)無線接入和無線視頻傳輸。第3代的數(shù)據(jù)速率目標(biāo)為2Mb/s,其標(biāo)準(zhǔn)由3GPP（the 3rd Generation Partnership Project）制訂。設(shè)備制造商贏得這個(gè)市場的關(guān)鍵在于具有建造一個(gè)靈活系統(tǒng)的能力。盡管今日的建議談的是達(dá)到2Mb/s的數(shù)據(jù)速率,但是明日的10Mb/s速率又該怎么辦呢？靈活設(shè)計(jì)應(yīng)該使部署的系統(tǒng)能夠隨著客戶的要求與服務(wù)提供商的需求而增長。
這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的靈活性對服務(wù)提供商有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,因?yàn)樗苎娱L他們對設(shè)備投資獲得回報(bào)的時(shí)間。在這段時(shí)間內(nèi),由于系統(tǒng)可編程以及通過替換最少數(shù)量的板卡而擴(kuò)展,提供新服務(wù)所需的資金可以減少。從而,設(shè)備制造商在可擴(kuò)展和靈活的系統(tǒng)上只需花費(fèi)較低的總工程成本,就可滿足服務(wù)提供商的未來需求-以較低成本得到不斷增加的容量的需求。
對設(shè)計(jì)工程師而言,靈活性意味著很多方面,包括考慮新的技術(shù)。3G系統(tǒng)的心臟是原始信號處理,既有模擬信號也有數(shù)字信號。像直接中頻（IF）采樣,直接數(shù)字下變換、數(shù)字信號處理以及可配置邏輯器件,這樣一些技術(shù)使得今日的基站設(shè)計(jì)選擇比第2代（2G）系統(tǒng)的范圍要靈活得多。采用這些技術(shù),設(shè)計(jì)工程師能夠建立基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)備,使之具有支持服務(wù)提供商需求的靈活性,而且,當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)施需求增長時(shí),其性能和吞吐能力可以擴(kuò)展。
3G系統(tǒng)內(nèi)有多個(gè)DSP
基站內(nèi)需要高性能DSP的關(guān)鍵部分包括：
● 帶自適應(yīng)數(shù)字波束成形的天線陣列
● 功率控制
● 語音處理
● 基帶Modem
圖1：在3G系統(tǒng)中哪些地方用到DSP技術(shù)
在這些功能模塊中采用的算法是乘加密集的（即包括很多乘與加的計(jì)算步驟）。3G中乘加密集的功能包括FIR、相關(guān)和均衡等計(jì)算。
這些算法執(zhí)行速度越快,基站的質(zhì)量和性能就越好。
選擇DSP以獲得所需的計(jì)算速度時(shí),并非簡單地規(guī)定更高的時(shí)鐘頻率就行了。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令集極大地影響算法執(zhí)行的速度?quot;MIPS"（百萬條指令每秒）也并非是一種有效的度量,因?yàn)楦骷覐S商計(jì)算指令條數(shù)差別很大。一種被推薦的非常有用的度量與算法執(zhí)行速度密切相關(guān),稱為百萬次乘加每秒（MMACS）的峰值。它是通過時(shí)鐘頻率與DSP在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)能執(zhí)行的乘加計(jì)算次數(shù)相乘而得到。
需考慮的另一方面是采用的DSP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的類型�？煽紤]兩種新提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型：超長指令字（VLIW）和靜態(tài)超標(biāo)量。
VLIW企圖通過降低硬件復(fù)雜性來減低成本與增加執(zhí)行速度。在VLIW中的系列化機(jī)制依賴于指令格式,其中芯片內(nèi)每一執(zhí)行單元都在程序員或編譯程序的直接控制之下。不幸的是,對于維護(hù)數(shù)據(jù)依賴的完整性與避免實(shí)時(shí)處理有關(guān)的調(diào)度風(fēng)險(xiǎn),VLIW幾乎很少或沒有硬件支持。在VLIW中,一次特殊實(shí)現(xiàn)中所有的操作延時(shí)完全由軟件來承擔(dān)。Texas Instruments公司的TMS320C6X系列是采用VLIW系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
靜態(tài)超標(biāo)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)施一種一致的與功能定義清楚的編程模型,而且調(diào)度在執(zhí)行時(shí)間以前確定。它結(jié)合了靜態(tài)調(diào)度方法,這和在VLIW中看到的相似;但是,它保留了很多超標(biāo)量和RISC屬性,可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)。因此,可以直接用匯編語言編寫代碼,無需進(jìn)行復(fù)雜的時(shí)序預(yù)測。Analog Devices公司的TigerSHARC DSP是采用靜態(tài)超標(biāo)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
帶自適應(yīng)數(shù)字波束成形的天線陣列
數(shù)字波束成形算法的設(shè)計(jì)是為了在噪音環(huán)境下找準(zhǔn)信號源位置。它們迅速地比較幾個(gè)空中配置的天線的響應(yīng);計(jì)算結(jié)果為一個(gè)可以相信是來自目標(biāo)方向的信號�；旧纤鼈冇�(jì)算一種相關(guān)函數(shù),可以比較信號并且給出所求信號與接收信號密切程度的度量。由于算法中涉及的因素很多,而且它們的動(dòng)態(tài)范圍很寬,幾乎毫無例外地采用浮點(diǎn)乘加運(yùn)算,以便使舍入誤差最小。
目標(biāo)是移動(dòng)的,而且移動(dòng)的速度可能相當(dāng)大,這也使計(jì)算增加了另一方面的復(fù)雜性。自適應(yīng)波束成形利用附加的信息連續(xù)跟蹤移動(dòng)目標(biāo)。在3G系統(tǒng)中的波束成形可以同"釘耙"式接收機(jī)集成在一起,其中進(jìn)行信號運(yùn)算以便克服衰落和多徑效應(yīng)。對于這些算法,TigerSHARC的高速浮點(diǎn)計(jì)算性能非常合適。
功率控制
在3G建議的碼分多址（CDMA）系統(tǒng)中,由基站對遠(yuǎn)程單元發(fā)射機(jī)進(jìn)行功率控制,對于補(bǔ)償快速衰落和最大發(fā)射功率以及避免近-遠(yuǎn)問題是很關(guān)鍵的。它是減少蜂窩間相互干擾所必需。進(jìn)行功率控制所需的計(jì)算是乘加密集的,需要高性能的數(shù)字信號處理以滿足3G系統(tǒng)對時(shí)延的要求。
基站也可以執(zhí)行反饋方式多樣性發(fā)射（FMTD）算法,它是一種功率控制/波束成形應(yīng)用,采用可變權(quán)重的多天線發(fā)射。同樣,類似于釘耙式接收機(jī),計(jì)算也是乘加密集的。對于這種應(yīng)用,ADSP-2106L SHARC是一種可選的處理器。
語音處理
在蜂窩通信系統(tǒng)中,DSP是進(jìn)行語音處理的傳統(tǒng)選擇。電話用戶對于系統(tǒng)的話音質(zhì)量的評價(jià)與語音編碼器的性能直接相關(guān),而且語音編碼器還對信道密度有很強(qiáng)的影響。在當(dāng)前的2G系統(tǒng)中今日仍在使用的幾種語音編碼器,它們也必須在3G系統(tǒng)中得到支持。（參見表1）。雖然較低的編解碼位率增加設(shè)備容量,但它們使語音質(zhì)量變差。追求高質(zhì)量語音處理的DSP的關(guān)鍵特征是結(jié)合了大量片上RAM和支持快速上下文切換與高信道密度的強(qiáng)大處理能力。ADSP-21mod980帶有8個(gè)DSP核,運(yùn)算速率達(dá)600MMACS（百萬次MAC每秒）,是這部分信號鏈的理想候選者。
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