多核DSP弥补高端基站芯片技术短板

数据处理能力、灵活性、功耗和成本是评价基站芯片优劣的重要指标，目前，FPGA和多核DSP不但引领着基站芯片技术发展的方向，也逐渐成为提升家庭基站、基站控制器性能的胜负手。

市场调研机构ABIResearch的数据显示，到2010年，全球无线基站半导体市场将由2008年的约60亿美元增长到约75亿美元，以中国为代表的发展中国家3G（第三代移动通信技术）网络建设将是最主要的市场推动力。

领先厂商迈向高端技术

从技术角度而言，业界对3G无线基站芯片最首要的要求是高性能，不同于以语音业务见长的GSM（全球移动通信系统），3G网络将以提供高速数据业务为主，其数据处理能力比GSM提升了至少3倍。由于3G基站需要支持多种标准，因此对芯片的灵活性也提出较高的要求。此外，功耗和成本同样也是业界关注的焦点。

3G基站必须要面对的挑战是如何在继续降低单位通道成本的同时增加功能,以支持新的业务和协议以及不断变化的用户使用模式。目前，无线基站采用了FPGA(现场可编程门阵列)来实现远程基站升级，提升设备灵活性，延长基站设备寿命，同时节省成本。今年4月，全球可编程逻辑解决方案领导厂商赛灵思公司推出了基于65纳米工艺的Virtex-5FXT器件，该系列器件是针对支持高速串行连接的嵌入式处理应用领域而优化的，与前一代90nmFPGA相比，速度平均提高30%，逻辑容量增加65%，而功耗却降低了35%。“在单片器件上集成重要处理性能和SERDES(串行/解串器)元件，可为那些需要节约板级空间和成本、同时又需要满足高性能要求的设计人员提供巨大的价值。”市场调查公司ForwardConcepts总裁WillStrauss认为，“在无线应用中，Virtex-5FXT平台技术可以支持的基站类型是受到高度关注的，特别是在支持4G（第四代移动通信技术）通信系统的LTE(长期演化)基带的应用领域。”

事实上，DSP(数字信号处理)领域的领先企业也早已将目光投向了超3G领域。今年年初，TI(德州仪器)在其推出的DSP器件中结合PHY(物理层)处理的数学功能与MAC(介质访问控制层)处理的逻辑功能，大幅提升了可用存储容量以及快速访问存储数据的能力显著提高了高级多处理超3G移动通信局端应用的DSP功能。这些全新DSP技术的推出，不仅使基站OEM（原始设备生产商）能够减少芯片以降低系统成本，还能提高系统密度以支持更多的载波或通道数量。IDC(国际数据公司)无线半导体项目经理FlintPulskamp指出：“由于LTE即将在近期实现，基站OEM厂商应该为系统配备灵活的处理器，以满足迫在眉睫的性能与数据处理要求。”

多核DSP助家庭基站普及

目前，3G的实际部署也面临覆盖、容量和信号强度等诸多问题。高速高带宽的3G信号对建筑物墙体的穿透能力较弱，室内覆盖质量也不尽如人意，而直接通过建设更多的宏基站来增加网络容量的做法成本很高。picoChip(比克奇)公司首席市场营销副总裁RupertBaines告诉《中国电子报》记者，在英国，如果采用增加宏基站的方法，室内的覆盖领域每增加1米，就会增加将近3亿欧元的投入，对于中国这样一个幅员辽阔的国家而言，其增加的投资数目之巨更是不可想象的。因此，家庭基站的重要性就凸显出来。

picoChip是家庭基站的芯片的主要供应商，据RupertBaines介绍，无线系统的复杂程度越来越高，这就为可编程或可重构、具有ASIC(专用集成电路)处理性能且无需大量开发时间和开发成本的解决方案创造了机会。picoChip平台的核心是一个可扩展的多核DSP，它在一个阵列里集成了数百个处理单元，但它可以采用常见的标准语言进行编程，这种架构将ASIC（专用集成电路）的高计算密度与传统高端数字信号处理器的可编程性结合起来，帮助设备制造商降低了材料成本和功率消耗，同时也加快了开发进度。目前，已有中国的家庭基站解决方案供应商采用相关的芯片和参考设计软件。

无线“交警”优化数据处理

在未来的5年里，全球无线网络用户数将增加17亿。由于使用无线网络来实现数据密集应用的用户不断增长，无线服务供应商需要在保持低运营成本的同时对网络进行优化。在很多情况下，服务供应商的网络不能充分处理如此大幅增长的数据及语音流量，因而常常导致掉线或电话延迟接通等问题。

这些问题可以通过改进无线电网络控制器(RNC)的分组处理功能而得到有效的解决。TI高密度与核心基础局端DSP产品全球业务总经理JohnSmrstik在接受《中国电子报》记者采访时表示，无线电网络控制器的作用类似于“交通警察”，将无线网络连接至有线网络，并确保数据包能够顺利抵达其目的地。RNC通过在无线网络与有线网络之间发挥桥梁作用，确保被处理的数据包能够抵达其最终目的地，它所执行的用户数据处理能够优化网络服务的有效利用率。在RNC处理数据的过程中，数据包被固定地以精简及时的方式发送出去。针对分组处理的网络优化要求，以更完善的硬件架构显著提升有效分组处理能力。

据JohnSmrstik介绍，TI采用多核DSP来完成平常由通用处理器和RISC（精简指令集计算机）执行的功能，其低成本方案可使服务供应商能进行高效分组处理，从而在不额外增加RNC的情况下实现网络优化。TI的高级系统架构多核DSP可针对高性能的包至包分组处理进行优化，从而提高无线系统的总体效率。

点评

新技术角逐基站芯片市场

3G通信对数据处理能力的严苛要求使得基站芯片成为全球领先半导体企业展示技术实力的舞台，从目前的技术状况来看，FPGA和多核DSP还将继续在基站处理器领域担当主角。在从3G迈向LTE、WiMAX（微波存取全球互通）和HSPA（高速分组接入）/HSPA+等应用的过程中，FPGA和多核DSP的竞争还将延续下去。与单核DSP相比，多核DSP在提高性能、降低成本和功耗的同时，也增加了执行DSP算法的复杂性，因此，多核DSP供应商应更加注重对客户的支持。

家庭基站是3G产业生态系统的重要组成部分，在该领域，除了处理器芯片技术的完善之外，如何寻求成功的商业模式也是值得探讨的话题。而RNC属于广义的基站产品范畴，多核DSP同样具有很强的竞争力。

当然，我们在谈论基站芯片时，目光也不必仅限于处理器芯片，射频、功放、数据转换等模拟器件也将为业内厂商提供用武之地。