新型处理器架构满足LTE/4G无线处理需求

所有这些DSP包括Turbo 引擎，都可以用Tensilica公司的Xtensa可定制处理器技术实现，从而针对特定的任务进行优化。利用可配置技术还可以同时创建功能齐全的配套软件工具链，所以不需要把时间浪费在开发不同DSP的基本指令集仿真器、调试器方面。

Tensilica公司的基带引擎ConnX BBE16是构成RxSP和RxChP的基础，该ConnX BBE16是一个128位、3发射、16MAC的数字信号处理器，能够在单周期内完成多个复数乘法运算和一个复数基-4FFT运算。RxSP为每个符号产生源数据块并进行信道估计。源数据块会立即写入接收链路中的下一个处理器RxChP的输入缓冲区，RxChP执行MIMO解码，并产生比特软值给HARQ模块。

RxHARQ处理器接受解码后的比特软值，并将它们合并为合适的冗余版本，接着执行HARQ重组以产生码块，码块被写入Turbo解码器的输入缓冲区，完成解码后又被写入RxCP的输入缓冲区。

RxCP是主控制器，执行休眠控制和电源管理。它对信道头进行解码以便配置收发链路正常工作，它还为MAC处理器提供了控制和数据接口。

ATLAS发射链路

发射链路包括两个计算域和两个处理器，发射位处理器(TxBP)和发射信号处理器(TxSP)。

TxBP执行CRC编码、加扰、Turbo编码、子块交织、速率匹配和物理上行控制通道编码。针对这一过程，Tensilica开发了一种比特流处理器(ConnX BSP3)，它是一个32位DSP，增加了一些特殊指令，用于CRC、Turbo编码和交织运算的加速。

TxSP接收编码后的比特流，并产生相应的SC–FDMA符号，它们再提供给前端滤波器用于上变频和MASK兼容， TxSP用Tensilica的BBE16 DSP实现，执行CRC编码、位加扰、Turbo编码、格雷码编码、RB映射、层映射、DRT、FFT和运营商附加的前缀匹配运算等。

基于同一架构的多核体系

ATLAS参考架构的优势在于，所有的内核都基于Tensilica的Xtensa处理器架构。这意味着所有内核可以共享相同的基本指令集，并使用相同的开发工具。这样就简化了整个设计工作，并可以将培训成本降到最低。

采用多核方案实现LTE系统，因为每个DSP内核是针对不同任务专门优化的，所以可以获得LTE所需的最大效率和性能。ATLAS架构专为模块化设计而开发，通过增减不同类型的处理器，它可以很容易扩展为不同性能级别的产品。由于处理器能够进一步定制，所以设计人员可以贯彻Tensilica公司的设计理念并将其进一步发扬光大，以更好地匹配他们的性能、功耗和成本预算，或者更好地实现他们的独特算法。

使用小型定制处理器的优势是，如果不需要这部分处理能力的时候，该内核和它使用的存储器都可以关断(与3G和3.5G中的设计类似，在这些设计中功耗是最受关注的)，这有助于将功耗保持在最低水平。一个优化的多核架构可以允许使用更小、更低功耗的内核而无需提升系统频率。

针对LTE系统中的关键运算定制DSP，还可以提高设计人员的工作效率。由于所有处理器都基于Tensilica的Xtensa可配置处理器内核，它们使用相同的软件工具链。编译器、调试器、ISS等都可以识别和利用定制的硬件并提高软件的开发效率。

多颗DSP串行连接的方式也非常适合LTE无线算法中的数据流处理方式。因为一种算法只运行在一个内核上，所以软件编程模型和调试都变得更加方便，多颗处理器之间的数据传输不是基于全局共享总线，而是专门的点对点连接，因此数据无需总线仲裁就可以快速地加载进其他DSP的存储器中。此外，与典型的基于总线的系统相比，也不会因为更多处理器挂到总线上而降低性能。

复杂的LTE软件

LTE系统中的软件也相当复杂，需要真正了解需求的专业软件供应商提供，Tensilica公司一直与mimoOn合作，该公司因软件专长而倍受产业推崇，mimoOn开发了LTE的物理层软件堆栈优化程序，可以让采用ATLAS架构的专用Tensilica DSP发挥最高性能。

完整LTE L1 PHY的实现

ConnX的ATLAS LTE的参考架构实现了完整的LTE的L1物理层设计，包括了运算量要求极大的Tubro解码器，并且完全基于软件可编程的DSP处理器实现。它可以作为设计团队实现LTE基带系统的起点，设计团队需要把L2的组件和其它的系统互连组件以及ATLAS组件整合在一起。

由于是模块化设计，所以设计团队可以部署ATLAS架构中的所有7个模块，也可以复用他们已有的RTL模块去替代一个或者更多的ATLAS组件。不管是LTE设计师还是以后的LTE Advanced(4G)设计师，ATLAS LTE参考架构中的模块化组件都可以让他们事半功倍。

作者：Abhijit Shah

首席架构师

Graham Wilson

产品经理

Tensilica公司