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基于DSP的3G LTE系统设计
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2017-10-26
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3G LTE（长期演进）是第三代伙伴计划（3GPP）的一个高级标准，为广域网提供下一代宽带无线技术。
与以前各阶段的3GPP相比，3G LTE的目标是更高的吞吐量、更低的时延以及高效的IP回程，提供一种新的可以大规模部署的移动网络技术，预示着一个富媒体和实时服务新时代的到来。
由于最近在HSPA与HSPA+技术上的提升，3G/UMTS必然在未来几年内仍具竞争力，然而，通过3G LTE，3GPP和无线运营商已经在朝着一种更新的、频谱效率（spectral-efficient radio）更高、可扩展、也更加高效的网络架构演进。
最终，3G LTE将使移动运营商能够更有力地与固定宽带服务竞争并继续推动移动对固网的替代。
为实现这些目标，特别设立了3G LTE，以便广泛改善无线和网络通信，同时确保与现有的商业和监管环境的兼容。频率带宽分配就是一个例子，其中，3G LTE必须能够支持与WCDMA同样的频率和频带。但是，尽管WCDMA使用固定的5MHz带宽，3G LTE的设计支持从1.25到20MHz的灵活的载波带宽，以支持即将部署的更精细粒度的频率。
为了进一步改进系统，推出了更多的特性，如用于提高带宽的多天线技术（MIMO：多输入多输出）。利用MIMO技术，在20MHz频段内，峰值数据速率预期将达到下行300Mbps和上行150Mbps。
3G LTE既可被用于成对频谱（FDD）也可被用于非成对频谱（TDD）。对于FDD，上行和下行话务可以在单独的频段内同步传输，而对于TDD，在同一个频带内，上行和下行链路的传输是不连续的。
LTE TDD参数与FDD的参数非常接近，而对于FDD和TDD（滤波除外），LTE L1层也非常类似。
即使不是全部，今天的大多数蜂窝系统使用FDD，而世界上90%以上的可用移动频率都在FDD之内，剩下的10%主要位于最近中国采用的TD-SCDMA内。
3G-LTE的高级技术目标为：下行链路容量：20MHz带宽的瞬时数据速率高达300Mbps；上行链路容量：20MHz带宽的瞬时数据速率可达150Mbps；带宽可扩展至20MHz，覆盖1.25MHz、1.6MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz；MIMO支持；FDD及TDD模式；时延：理想条件下，下行链路时延低于0.5ms；用户吞吐量：相当于HSPA+的4.5倍；移动速率：经过优化，支持高达120km/h的速率，但是也支持350km/h的移动速率。
飞思卡尔半导体的MSC8156 DSP
为了满足对高级3G和4G服务的不断增长的需求，无线基础架构设备制造商越来越需要能够提供卓越性能的芯片。通过提供近期基于下一代无线标准，如3G LTE（TDD及FDD）、WiMAX和HSPA+的网络部署所要求的灵活性、集成度和负担能力，飞思卡尔基于StarCore技术的MSC8156 DSP满足了这一需求。尤其是它的出众的性能支持3G LTE基站对高速率、高吞吐量和低时延的要求。
MSC8156是一款基于飞思卡尔先进的SC3850 StarCore DSP内核技术的6核DSP，旨在大幅提升无线基站设备的性能。它提供业界领先的性能和节能水平，在一个高度集成的SoC内，利用45nm处理技术提供与6GHz单核器件等效的性能。MSC8156 DSP把功能集成到以前要求多个独立部件的单一器件内，以此来降低系统成本。
该器件集成了6个完全可编程的SC3850 DSP内核，每个都以1GHz运行，其架构经过高度优化，支持无线基础架构应用。由于采用片上集成，基于MAPLE-B的基带加速器为Turbo和Viterbi通道以及DFT/iDFT和FFT/iFFT算法支持硬件加速。基于内部RISC的QUICC Engine子系统支持多个网络协议，以通过分组网络帮助提供可靠的数据传输，同时从DSP内核大幅分流处理负载。
MSC8156嵌入了大容量内存并支持多种高级的、高速接口类型，包括两个RapidIO互联技术接口、两个用于通信的Gigabit以太网接口、一个PCI Express控制器、两个支持高速、业界标准内存接口的DDR控制器和四个多通道TDM接口。
在开发工具方面，CodeWarrior集成开发环境（IDE）利用Eclipse技术，提供一个高度综合的多核开发环境。它包括：C和C++编译器、源语言调试器、内核和器件模拟器、用于个性化配置和程序/数据跟踪的软件分析插件以及与经过优化的器件驱动器一起提供的免版权费的SmartDSP操作系统。
为了让OEM厂商更快地把产品推向市场，飞思卡尔围绕MSC8156开发了一种综合硬件和软件参考包，其设计目的是为了让系统更快地连接在一起，以便进行*估和开发。开发板和3G LTE参考软件组件详述如下。
MSC8156AMC
基带参考硬件是以MSC8156AMC为基础的，MSC8156AMC后者是一种高密度、单宽全高Advanced MC Advanced Mezzanine Card（AMC） DSP平台，构建于三个MSC8156 DSP基础之上，可插入紧凑型MicroTCA底板。
这种18GHz的处理能力与为无线基础架构应用高度优化的架构相结合，使其成为开发基于下一代无线标准，如（FDD-LTE、TDD-LTE、WiMAX和HSDPA+）的解决方案的理想平台。
与以前各阶段的3GPP相比，3G LTE的目标是更高的吞吐量、更低的时延以及高效的IP回程，提供一种新的可以大规模部署的移动网络技术，预示着一个富媒体和实时服务新时代的到来。
由于最近在HSPA与HSPA+技术上的提升，3G/UMTS必然在未来几年内仍具竞争力，然而，通过3G LTE，3GPP和无线运营商已经在朝着一种更新的、频谱效率（spectral-efficient radio）更高、可扩展、也更加高效的网络架构演进。
最终，3G LTE将使移动运营商能够更有力地与固定宽带服务竞争并继续推动移动对固网的替代。
为实现这些目标，特别设立了3G LTE，以便广泛改善无线和网络通信，同时确保与现有的商业和监管环境的兼容。频率带宽分配就是一个例子，其中，3G LTE必须能够支持与WCDMA同样的频率和频带。但是，尽管WCDMA使用固定的5MHz带宽，3G LTE的设计支持从1.25到20MHz的灵活的载波带宽，以支持即将部署的更精细粒度的频率。
为了进一步改进系统，推出了更多的特性，如用于提高带宽的多天线技术（MIMO：多输入多输出）。利用MIMO技术，在20MHz频段内，峰值数据速率预期将达到下行300Mbps和上行150Mbps。
3G LTE既可被用于成对频谱（FDD）也可被用于非成对频谱（TDD）。对于FDD，上行和下行话务可以在单独的频段内同步传输，而对于TDD，在同一个频带内，上行和下行链路的传输是不连续的。
LTE TDD参数与FDD的参数非常接近，而对于FDD和TDD（滤波除外），LTE L1层也非常类似。
即使不是全部，今天的大多数蜂窝系统使用FDD，而世界上90%以上的可用移动频率都在FDD之内，剩下的10%主要位于最近中国采用的TD-SCDMA内。
3G-LTE的高级技术目标为：下行链路容量：20MHz带宽的瞬时数据速率高达300Mbps；上行链路容量：20MHz带宽的瞬时数据速率可达150Mbps；带宽可扩展至20MHz，覆盖1.25MHz、1.6MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz；MIMO支持；FDD及TDD模式；时延：理想条件下，下行链路时延低于0.5ms；用户吞吐量：相当于HSPA+的4.5倍；移动速率：经过优化，支持高达120km/h的速率，但是也支持350km/h的移动速率。
飞思卡尔半导体的MSC8156 DSP
为了满足对高级3G和4G服务的不断增长的需求，无线基础架构设备制造商越来越需要能够提供卓越性能的芯片。通过提供近期基于下一代无线标准，如3G LTE（TDD及FDD）、WiMAX和HSPA+的网络部署所要求的灵活性、集成度和负担能力，飞思卡尔基于StarCore技术的MSC8156 DSP满足了这一需求。尤其是它的出众的性能支持3G LTE基站对高速率、高吞吐量和低时延的要求。
MSC8156是一款基于飞思卡尔先进的SC3850 StarCore DSP内核技术的6核DSP，旨在大幅提升无线基站设备的性能。它提供业界领先的性能和节能水平，在一个高度集成的SoC内，利用45nm处理技术提供与6GHz单核器件等效的性能。MSC8156 DSP把功能集成到以前要求多个独立部件的单一器件内，以此来降低系统成本。
该器件集成了6个完全可编程的SC3850 DSP内核，每个都以1GHz运行，其架构经过高度优化，支持无线基础架构应用。由于采用片上集成，基于MAPLE-B的基带加速器为Turbo和Viterbi通道以及DFT/iDFT和FFT/iFFT算法支持硬件加速。基于内部RISC的QUICC Engine子系统支持多个网络协议，以通过分组网络帮助提供可靠的数据传输，同时从DSP内核大幅分流处理负载。
MSC8156嵌入了大容量内存并支持多种高级的、高速接口类型，包括两个RapidIO互联技术接口、两个用于通信的Gigabit以太网接口、一个PCI Express控制器、两个支持高速、业界标准内存接口的DDR控制器和四个多通道TDM接口。
在开发工具方面，CodeWarrior集成开发环境（IDE）利用Eclipse技术，提供一个高度综合的多核开发环境。它包括：C和C++编译器、源语言调试器、内核和器件模拟器、用于个性化配置和程序/数据跟踪的软件分析插件以及与经过优化的器件驱动器一起提供的免版权费的SmartDSP操作系统。
为了让OEM厂商更快地把产品推向市场，飞思卡尔围绕MSC8156开发了一种综合硬件和软件参考包，其设计目的是为了让系统更快地连接在一起，以便进行*估和开发。开发板和3G LTE参考软件组件详述如下。
MSC8156AMC
基带参考硬件是以MSC8156AMC为基础的，MSC8156AMC后者是一种高密度、单宽全高Advanced MC Advanced Mezzanine Card（AMC） DSP平台，构建于三个MSC8156 DSP基础之上，可插入紧凑型MicroTCA底板。
这种18GHz的处理能力与为无线基础架构应用高度优化的架构相结合，使其成为开发基于下一代无线标准，如（FDD-LTE、TDD-LTE、WiMAX和HSDPA+）的解决方案的理想平台。
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