飞思卡尔网络部亚太业务拓展总监曲大健

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 “2009LTE技术发展论坛”于2009年4月2日在北京南粤苑宾馆举行。本次论坛由CCTIME飞象网承办,中国移动集团有限公司技术部指导,新浪科技支持,论坛主题为“演进 融合 发展”,论坛就LET全球最新进展,3G网络部署对LTE的思考,FDD和TDD的融合,未来终端的发展方向,TD-LET的发展机遇和技术创新等方面邀请业内专家进行深入交流和沟通,探讨未来移动通信的发展,对中国3G尤其是TD-SCDMA的产业发展提供有价值的参考。

  以上图为2009 LTE技术发展论坛,飞思卡尔网络部亚太区业务拓展总监曲大健发言。

  以下为实录:

  曲大健:首先,非常感谢有这个机会,来给大伙介绍一下我们飞思卡尔公司,以及我们在中国的TDD产业开发之中做的产品和技术的努力。

  我今天演讲的主要内容,第一个是向大家分享一下在3G网络的演进之中,我们面临着一些什么样的挑战,以及这个挑战对于我们半导体制造商来讲都意味着什么。第二部分我向大家介绍一下Freescale在无线的网络之中我们的解决方案,最后有一个案例。

  当前的3G网络,以及以后向LTE演进的网络框图,这个框图被很多人引用过,我不再说了。有一点大家可以看到,过去的网络是三层的,中间有一个RNC,以后的网络会演化成扁平的,把RNC已经去掉了。从3G的网络向以后的LTE网络演进的时候,会发生一些什么呢?

  首先,它的速率会有很大的提高,现在我们只能达到十几兆,以后我们可能要达到几百兆。这样的话,是现在的3G网络没有办法支撑的,也是以后大家为设计LTE网络的出发点。

  第二部分,在里面我们会用到非常新的技术,以便达到这么高的数据吞吐率,比如少MIMO等等新技术。那么这个数据的吞吐率的增加和MIMO技术的采用,还要求网络单元之间的延迟要比以前更小,过去可能是10毫秒左右,现在只需要过去的一半,否则的话没有办法支持这么大的数据吞吐量,以及这么高的速率。

  另外,它是一个全IP的网络,里面牵扯到一些加密的问题,这也会对于各个网络之间的单元接口和处理芯片提出很高的要求。

  还有它对于物理层DSP的芯片,也提出了非常非常大的挑战。比如说过去我们在TD-SCDMA我们几十兆就够了,但是以后的LTE里面,我们可能要用到的吞吐率是以前的10倍以上。这一点对于芯片的制造商,也是非常非常大的挑战。

  在网络演进LTE中间,会把网络的带宽直接扩展到10兆,甚至是20兆。在这么大的带宽之下,对于我们功放的效率、功放的价钱等等也是非常大的难题。另外,在网络演进之中,怎么样保护运营商以及用户的投资,怎么样能够达到所谓绿色的无线网络,降低网络单元的功耗,也是需要考虑的一些问题。

  综合所有的挑战,大伙可以看出来,这几乎是在向网络制造商和芯片制造商要求一个完美的东西。速率更高、价钱更便宜、功耗更小,这一点是网络演进的一个动力,也是所有人在面对的一个挑战。

  针对这个挑战,我们Freescale有这样的一些产品,对于物理层的信号处理,我们有多核的DSP,Freescale是在业界第一个推出多核的商用DSP的公司。从推出以后,我们已经发展了三代。现在我们在今年的年初刚刚推出了我们最新的6核的DSP的产品。这个产品是我们针对于LTE的网络演进来设计的,它会提供一个解决LTE物理层的纯DSP的方案,不需要其他的硬件的东西。对于MAC层的处理,你的物理层用得好不好,跟你MAC的调度非常非常有关系。它的调度比以前更复杂、要求的速度更快、比以前的效率更高。这需要有强大的CPU来支撑你整个的调度的算法,在这个里面Freescale也有非常非常强大的多核的CPU产品来解决这个东西。在不同的网络接口之间,因为你数据的吞吐速率非常非常高,所以在不同的网络之间的传输也非常非常频繁,要求的带宽也非常非常大。然后,在我们各个设计处理芯片之间,我们都提供高速的接口。比如说PCIE。另外是我们Freescale非常骄傲的产品,就是我们高效率的功放。这个东西在中国的TD-SCDMA的网络里面得到了非常非常广泛的应用,下面我会有详细一点的介绍。

  这是LTE简单的处理框图,这是RF和下面的东西,这部分是由DSP来承担,最后是网络接口,是由Power Amplifier来承担。网络芯片用在LTE处理的哪一个阶段可以很清楚地看到。

  我从前往来后一个一个介绍,第一个是功放产品。LTE对于RF的功放意味着什么?需要功放支持大带宽,还有我们的调制方式的介入,需要功放有更好的现行度,以及更完善的DPD的预失真的技术。第三个是从以前的单天线变成了多天线,这对于我们的PA也提出了更高的要求,比如说PA的结构、功率等级过高等等等等。第四个是说在LTE里面,P.A.R的峰均比也比以前的HSDPA有很大的提高。然后是各种不同的带宽,你的的Power Amplifier可能要支持各种不同的带宽,不然你要今天装上去,明天拿下来调。

  针对这些挑战,我们Freescale现在做出了什么样的动作?不知道大家是不是知道,我们现在是中国市场上No.1的提供商,我们在占有非常非常大的份额。我们的产品线非常非常宽,从GPA一直到推动级、输出级的串联都有,功放的效率也非常高。下一步我们会开发出新一代的功放,适用于更高峰比的应用场合。

  当前这一代我们提供的功放,它对高效率的峰均比有很好的优化,我们在单级可以达到40%的效率,增益可以达到17个db。在两级集成在一起的IC上,我们效率可以达到大于35%,增益客观大于29个db。这一点得到了我们在实际应用中,以及客户广泛的认可,这就是我们占有这么大的市场份额的一个认可。

  在下一代,我们会进一步提高我们的效率,会提高3%到4%。我们会支撑不同的TD-SCDMA的波段,包括了A波段和B波段,我们分类的会支持TDD-LTE的波段,我们还分不同的封装,给大伙提供不同价位的功放产品。

  我讲的第一步是我们射频方面产品的情形,我讲一下第二步。从射频过来挥金如基带的层级的处理,这个方面我们最著名的产品是8156,是非常卓越的多核的DSP产品,它所有的设计指标都可以达到LTE的指标。

  这是Freescale多核的DSP的Roadmap。Freescale是业界第一个提供商用的DSP的厂家,从2004年以前我们的第一代,8101和8102开始,我们已经经历了8122、8144、MSBA8100,以及现在达到了MAC8156,尤其是现在有很多的厂商在基于我们的产品进行开发。

  8156有什么特点呢?它有非常高的性能指标,它可以支持多种多样的标准,不光是窄带的HSPA,包括了WiMAX,还可以支持我们以后演进的LTE。在这里面我们安装了非常非常强大的硬件的加速器,我们做的硬件的吞吐率,是现在市场上存有的DSP产品加速器吞吐率的10倍以上,用户可以不需要其他的加速器,用我们的加速器就可以完成基带的管理。用我们DSP运行的硬件,可以不需要加减其他硬件。

  这就是我们6核的DSP8156的简单的框图。在这里面我们有6个DSP处理的核,每个核有自己独享的Cash,6个核还有一个共享的Memery。同时为了支持网源的高速的连接,我们在上面提供2到4×的接口,它可以支撑4到5个接口,这一点是满足了LTE要求的。

  同时,处理天线数据,大家知道做2×4的MIMO或者是4×4的MIMO,以后做4×8的MIMO,过来的天线量非常大。大家知道不仅要有一个天线的接口,而且要存储。为了让用户有大量的存储的接口,我们提供2个接口,每个接口可以存储800兆,线宽是64个比特,大家可以想象这个带宽的接口有多大。那么,在用户处理的时候可以做一个切换,往一个Memery写数据的时候,可以从另一个处理,这样可以达到更高的速率要求。

  还有一个硬件加速器,在这里我们提供硬件的加速,然后提供FMT和FT的硬件加速,在我们设计的时候仔细的测算,都可以达到LTE的要求。我们的芯片是45纳米,我们推出的时候是业界第一款用45纳米的DSP,也是非常非常先进的。45纳米不仅给我们提供了所谓价钱上的优势,同时给我们提供了功耗上的优势。

  在推出这款DSP的同时,我们给客户提供了一个非常强大的开发系统。这个强大的开发系统,就是传统的Freescale的支撑开发环境。在这个开发环境里面,我们不仅向用户提供CodeWarrior,以及提供在我们DSP上面使用的Smart OS,这用非常小的空间就可以把我们的DSP驱动起来,这对于用户使用我们的DSP系统是非常重要的。如果用户自己不开开发的话,我们就可以提供,我们同时向用户提供源代码。所以,很多的用户可以基于我们的OS,做进一步的优化,剪切出来一个自己的系统。我们非常重要的是给大伙提供一个工具,然后让大伙看到在多核的并行的效率怎么样,是不是把所有的多核的资源都用起来了。我们整个的开发环境综合起来,可以让用户的调试非常视觉化,也非常简单,也非常容易。

  这是一个非常简单的示意框图,我们天线过来的数据,通过三个8156连在一起,然后按照我们的测算可以支持20兆的带宽、440兆的下行速率和420兆的上行速率。所以,可以支持4×4的MIMO。从这个示意图上,可以看到我们的8156的处理能力还是非常非常强的。

  下面,我们讲完了RF部分、功放部分,讲完了层一的基带信号处理,下面讲一下层二的基带信号处理和CPU的处理。

  Freescale的CPU过去也非常非常有名,在所有做通信产品的人里面,都对Freescale的CPU产品非常非常地熟悉。也可能我们过去叫摩托罗拉,分出来叫做Freescale,大家觉得名字变了,但是一提到产品大伙会感到非常熟悉。我们提供的CPU的产品,可以承担层二的调度,以及我们上面有非常小的卡,可以处理每一个CPU的处理。我们插在机箱里面,我们可以对于LTE的层二和网络接口提供非常好的处理。在网络处理上,在层二的MAC上,在层一的PHY处理上,都可以提供非常强大的处理能力。

  这个是我们双核的CPU产品,它像我们的8156一样,是一个45纳米的产品。里面集合了非常强大的铱钨板的接口。这些都在我们的LTE的开发商得到了广泛的应用,大伙会很快见到基于我们的CPU和DSP网络单元的产品。

  这是针对我们的P2020的框图,通过一个网络单元的接口,把CPU与DSP连接在一起,通过CPU,DSP可以把承担基带任务的DSP控制起来,以及调度上面的数据。

  刚才我简单地向大伙介绍了一下Freescale整个产品的东西,从承担射频处理的功放到承担一层的基带信号处理的DSP,以及处理二层调度、协议处理、网络接口处理的CPU产品。下面,我做一个简单的总结。

  第一,Freescale可能是一个业界唯一一个提供完整的无线处理产品的孔思。我们从层一的处理到层二的处理,包括所有了网络接口的产品我们都有,这个可能是难能可贵的。

  第二,Freescale向中国的TD-SCDMA到TDD-LTE产品的提供,大家可以看到基于我们芯片的产品将出现在市场上。

  第三,为了更好地、更紧密地和中国的客户在TDD-LTE开发上合作,我们在中国的成都建立了研发中心。研发中心承担的任务,也是我们系统产品所有的任务。包括射频的产品的开发,以及DSP的应用产品的开发,和CPU应用产品的开发。我们成都设计中心,开发了我们的用于TD-SCDMA的RF功放,已经在中国得到了非常广泛的应用,得到的用户的称赞。

  最后,Freescale是全力承诺帮助中国用户,以及中国TD-SCDMA市场的发展,以及未来的演进。谢谢!

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