利用Cortex-R7和XC4000处理器设计LTE-Advanced调制解调器架构

作为世界各地部署最快的蜂窝技术，长期演进(LTE)技术正在加速发展，为世界各地数百万用户提供移动无线宽带服务。消费者越来越希望能够利用小外形移动器件获得永远在线、永远连接的高数据率移动体验，同时希望电池使用时间延长，以期最大限度地减少充电次数。为了满足日益增长的移动数据需求，LTE标准已经扩大，为提供这些服务的移动运营商提供更高数据吞吐量和更高效率。LTE-Advanced是新一代移动宽带，因而向设计人员提出了挑战，希望他们开发出能够提供这些服务的高能效移动器件。嵌入式处理器、物理IP和互连结构的领先供应商ARM与嵌入式DSP内核的领先供应商CEVA合作，共同探讨实现下一代移动无线宽带设备所需考虑的设计因素。

本文首先探讨3GPP release 10标准(下文称为LTE-A)，该标准于2011年3月正式批准，相应地推动了最新一代用户设备设计。在研究标准之后，接下来将讨论吞吐量限制、低延迟和低功耗方面的具体设计挑战，提出了将ARM和CEVA目前提供的高性能、极高功效技术相结合的工业领先解决方案。

最后，通过以结论的形式，我们还考察了更广泛的系统级设计，比如节能模式、调试和跟踪，以及支持多模式操作。多模式操作已经成为世界各地广泛采纳的多种无线标准具备的基本特征，不仅可以应对LTE-A和LTE标准，而且还可以应对HSPA+、TD- SCDMA和其它无线技术。

什么是LTE-Advanced？

长期演进(LTE)标准Release-8于2008年12月获3GPP首次正式批准，采用完全基于分组的协议提供无线宽带接入，是LTE设备第一次浪潮的基础。现在，LTE已获包括美国、日本、韩国和中国等在内的104个国家超过347家运营商采纳(Ref GSA)，成为历史上采纳速度最快的无线技术。

LTE的广泛采纳部分归因于该标准的灵活性，能够满足世界各地网络运营商的不同要求。通过将不同的3G和4G网络整合到共同的4G平台中，LTE有望成为全球首个统一的移动标准。随着许可频谱成为日益宝贵的商品，LTE提供了在广泛的频谱混叠中部署移动无线宽带的能力。除了频谱聚合灵活性之外，LTE还包括先进的信号处理技术，设计用于提高其传输通道在合理误差率条件下能够承载的频谱效率，即比特/秒/Hz。OFDMA、SC-OFDM调制、高级前向纠错(FEC)等技术、各种MIMO(多天线系统)技术和ARQ及H-ARQ等重新传输方案等全部结合，使系统稳健高效地利用有限的可用频谱。这些先进的技术全都需要高级信号处理，同样也需要仔细设计，以便最大限度地降低功耗(延长电池寿命)，最大限度地提升高吞吐量和可靠的信号接收性能。

消费者对更高带宽的宽带连接(比如观看流视频)、更低延迟连接(比如游戏应用)的需求推动了LTE的持续演进，推动因素还有以更优化、更高效的方式来部署频谱，从而使得网络运营商最大限度地提高投资回报率的需求。在未来五年内，这种趋势预计将会持续，思科(Cisco)预期2011年至2016年移动互联网数据通信将增长18倍。

LTE-Advanced涉及最新版本3GPP release 10及以上标准。该标准建立在现有的LTE Release 8标准之上，并且保持向后兼容性。在LTE-Advanced中，已经增加了满足上文所列要求的许多新特性，最关键的是，它还符合ITU批准的4G无线技术正式定义。本文尤其感兴趣的新特性有：载波聚合、多层MIMO和系统考虑因素，用于高吞吐量，比如HARQ缓冲访问和系统互连。载波聚合和多层MIMO使得吞吐量急剧增加，也向数字基带提出新的信号处理要求。

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