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單芯片實現(xiàn)LTE和WiMax前景分析
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http://m.china-zesir.com 發(fā)稿日期:2008-6-24
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LTE和WiMax之間唯一最重要的相似性在于均采用正交頻分復(fù)用(OFDM)信令。兩種技術(shù)也均采用Viterbi和turbo加速器來實現(xiàn)前向糾錯。
2008-2012年中國機械停車設(shè)備市場調(diào)查與發(fā)展前景 隨著我國城市尤其是大城市建設(shè)的快速發(fā)展，大量現(xiàn)代化高層建筑和住宅小區(qū)的出現(xiàn)使城市土地越發(fā)金貴2009-2010年中國激光加工設(shè)備市場調(diào)查與發(fā)展前景 我國激光加工產(chǎn)業(yè)規(guī)模從1990年的1200萬元，發(fā)展到2007年末的30億元，十幾年間增長了2009-2010年中國電機產(chǎn)業(yè)市場調(diào)查與發(fā)展前景分析 【出版日期】 2008年12月 【報告頁碼】 350頁 【圖表數(shù)量】 1502008-2009年中國芯片設(shè)計行業(yè)研究咨詢報告 與無可爭議的全球電子制造業(yè)霸主地位相比，無“芯”之痛一直是我國電子行業(yè)最大的心病。在整個國內(nèi)從芯片設(shè)計工程師的觀點來看，如果你要在同一芯片或芯片組內(nèi)支持兩種制式的話，就非常有可能廣泛地重用各種門。從軟件無線電(SDR)的觀點來看，機會更為誘人。靈活性、門重用以及可編程性似乎就是應(yīng)對WiMax-LTE多模式挑戰(zhàn)的答案，而那可能意味著要采用軟件無線電技術(shù)。
LTE和WiMax可能就是OFDM這顆“蠶豆”上的“兩片豆子”，但是，它們并不是孿生的。它們之間存在三個重要差異：
1.兩者均在下行鏈路中采用正交頻分多址接入(OFDMA)。然而，WiMax通過在一個寬的信道上處理所有的信息而對信號利用率進行最優(yōu)化。相比之下，LTE把可用頻譜組織為更小的頻段。
WiMax為高信道利用率付出一定的代價，但是，因為處理那么多的信息可能需要1000點快速傅立葉變換。LTE用16點FFT就能完成。這相當(dāng)于功耗更大，因為難以在有效的LTE設(shè)計中加入有用的WiMax硬件。然而，使用軟件無線電原理的一種架構(gòu)能夠重新配置它的FFT函數(shù)以實現(xiàn)更低的功耗。
2.LTE的上行信令采用單一載波頻分多址接入(SC-FDMA)，而WiMax堅持采用OFDMA�；贠FDM的系統(tǒng)的主要問題之一就是它們具有高的峰值-平均功率比。在市場營銷中引證的平均功率指標(biāo)并沒有展示整個情況。遺憾的是，系統(tǒng)的功率放大器必須被設(shè)計為處理峰值功率，而功率放大器也成為手機中一個的耗電大戶。
LTE之所以特別選擇SC-FDMA就是為了提高功率放大器的效率�！叭绻阃ㄟ^改變調(diào)制制式就能夠把效率從5%改善為50%，那么，你就可以節(jié)省大量的電池電量，”多模式專業(yè)提供商CoresonicAB公司的首席系統(tǒng)架構(gòu)師AndersNilsson表示。WiMax的OFDMA具有大約10dB的峰值平均功率比，而LTE的SC-FDMA的峰值-平均功率比大約為5dB。
這一差異也影響基帶芯片，Nilsson補充說，因為需要在上行鏈路中支持兩種調(diào)制方式�？删幊探鉀Q方案可以靈活到足以重用門并在LTE模式保持低功耗。
3.盡管IEEE802.13e標(biāo)準(zhǔn)以及演進中的LTE標(biāo)準(zhǔn)支持頻分雙工(FDD)以及時分雙工(TDD)，WiMax實現(xiàn)主要采用的是TDD。LTE似乎在FDD方向上領(lǐng)先，因為它是真正的全雙工工作：各個鄰近的信道被用于上行和下行鏈路。因此，LTE具有更好的下行數(shù)據(jù)率指標(biāo)，盡管所付出的代價是對前向糾錯有非常嚴(yán)格的延遲要求。底線就是WiMax射頻要更為簡單一些。
這些差異使得要設(shè)計支持兩種標(biāo)準(zhǔn)的芯片或芯片組就更加困難，但是，通過調(diào)和而不是競爭，結(jié)果可能更加易于解決網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上存在的問題。當(dāng)然，從手機設(shè)計工程師的觀點來看，顯然沒有贏家。
電池的壽命以及芯片或芯片組的功效是它們?nèi)〉檬袌龀晒Φ年P(guān)鍵，一位專門從事無線電測試和設(shè)計的獨立咨詢師FannieMlinarsky說道。功耗是WiMax和LTE面臨的大問題，因為Mbps的性能意味著運行DSP困難并且使得芯片更加耗電。
通過軟件無線電實現(xiàn)多模解決方案
盡管軟件無線電的確享有昂貴和過分宣傳的壞名聲，但是，電信芯片設(shè)計工程師們業(yè)已采用軟件無線電技術(shù)也是事實。他們需要——也完全是為了——適應(yīng)不斷演進的各種標(biāo)準(zhǔn)所帶來的變化。
軟件無線電的經(jīng)典定義就是讓通用處理器構(gòu)成的陣列實質(zhì)上的在軟件中運行所有的功能。這種方法可能昂貴且可能無法達到高數(shù)據(jù)率技術(shù)，如WiMax和LTE，要求的價格/性能目標(biāo)，無線設(shè)計獨立顧問FannieMlinarsky表示。
另一方面，采用創(chuàng)新硬件架構(gòu)的新方法似乎就要抓住眼下的黃金時代。長期從事OFDMA芯片設(shè)計的Wavesat公司早已進入該領(lǐng)域。這家公司與移動產(chǎn)品ODMCompalCommunications公司簽署了協(xié)議，以開發(fā)移動WiMax產(chǎn)品；而與日本的電信公司W(wǎng)illcom簽署協(xié)議，利用Wavesat公司的Odyssey8500芯片組開發(fā)XG-PHS寬帶無線電產(chǎn)品。
Wavesat公司高級副總裁VijayDube表示，實際上該芯片組是能夠?qū)崿F(xiàn)任何基于OFDM技術(shù)的4G平臺。Odyssey8500就是以8顆DSP內(nèi)核為基礎(chǔ)。
CoresonicAB還擁有基于新架構(gòu)——單一指令流多任務(wù)(SIMT)——的多模式平臺。SIMT能夠?qū)崿F(xiàn)非常長指令字架構(gòu)的性能，但是，具有較低的控制開銷以及更低的程序和存儲器使用率，該公司首席執(zhí)行官RichClucas表示。
Mlinarsky表示，面向LTE以及WiMax的多模式基帶解決方案充滿挑戰(zhàn)，但是，因若干原因所致，設(shè)計前端芯片才是真正令人畏懼的，關(guān)鍵在于這兩個標(biāo)準(zhǔn)覆蓋的是大約4GHz的寬頻譜。LTE可能要支持900-MHz至1,900-MHz帶寬；而WiMax必須根據(jù)地區(qū)情況搶奪可用的頻譜，可能的工作范圍是2.3GHz至3.5GHz。
BitWave半導(dǎo)體公司的可編程RF收發(fā)器承諾提供一種克服多模式挑戰(zhàn)的解決方案。該公司首席市場官RussellCyr表示，BitWave的原型軟收發(fā)器RFIC已經(jīng)提供給選定的ODM。采用該技術(shù)的手機以及Femtocell(家庭網(wǎng))應(yīng)該在明年發(fā)布。BitWave的技術(shù)通過數(shù)字方法調(diào)整無源電路元件，從而可對諸如LNA、濾波器以及混頻器這樣的模擬功能進行編程。
利用這些正在發(fā)揮作用的新技術(shù)，要做一點融合均要經(jīng)歷漫長的道路。LTE在很大程度上仍然處于發(fā)展階段，WiMax也沒有停滯不前，F(xiàn)orwardConcepts公司總裁WillStrauss表示，“802.16m工作組正在著手完成各種改進，以使之具有看起來非常像蜂窩電話，如跨區(qū)切換的功能�！�
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