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

LTE-Advanced SW架构

图5是LTE-A调制解调器的典型软件映射。从图中可以看出，第一层处理分为发送和接收，其中一个CEVA XC4100管理发送路径，接收器内有两个CEVA-XC4200。 第一层用于对空中传输的数据进行编码/解码，这样做可以通过自适应调制和编码来最大限度地提高吞吐量，以及通过多个方案，包括前向纠错、交错和Hybrid-ARQ (HARQ)等最大化稳健性。HARQ是一种管理选择性重新传输未正确接收数据的方案，为了管理这种过程，UE必须具有H-ARQ缓冲器。由于LTE-A的高数据率和低延迟要求，缓冲器必需相当大(参见表2系统存储器总结)，并且需要仔细管理，以期最大限度地降低最终设备的成本。

从第一层到达ARM Cortex处理器域，低级第一层控制器用于第一层调度。该功能在时间上非常关键，通常在0.5mS的LTE子帧水平上运行。事件由源于第一层/空中帧事件的通用中断控制器(GIC)驱动，中断用于Tx和Rx相关处理的Cortex-R7处理器。中断源的数量主要取决于第一层实施，但是，馈入第一层控制器的中断数量范围为十几个至 100多个。控制器的用途是管理进出L1的数据流以及提供从上部堆栈向下流动的所有必须的控制信息。Cortex-R7处理器具有实时特点，特别适合这一任务，利用紧耦合存储器和低延迟管道架构，为时间关键任务提供有保障的运行时间。Cortex- R7处理器管道架构和分支预测器，可以帮助优化中断响应时间，提供确定行为。在具有严格的实时限制时，比如在无线系统中，确定行为是非常关键的。由于没有存储器管理单元(MMU)，因此，也不需要复杂的页表移动操作，当中断发生时，页表移动操作将会进一步延迟响应。

非对称多处理(AMP)是Cortex-R7处理器中提供的功能，用于配置服务质量，从而使每个处理器对选定范围的存储器与I/O地址拥有优先访问权，允许某种功能和内核相较其它功能和内核拥有优先权，因此不会被其它处理器阻断。当执行必须根据空中接口帧率以时间关键的方式处理有效负载数据的时间关键程序，比如低级第一层控制器功能时，这种功能尤其重要。

接下来，在第一层控制器上面，我们穿过3GPP规范各自的协议层。图中所示各层映射作为实例，表明如何充分利用Cortex-R7双核处理器基于的ARM架构，在两个处理器之间载入平衡任务，从而帮助在软件中保证低级实时要求。Cortex-R7处理器的缓存一致互连集成了多处理架构，从而提供了一致的编程模型，消除了多核环境的传统复杂性。缓存一致互连管理第一层和第二层缓存，使其保持一致性，而与Cortex-R7处理器内每个内核各自的存储访问无关。这种架构的结果提供了安全稳健的存储系统，通过这种系统，程序员不需要管理缓存一致性，从而在两个内核实现无缝任务转移，保持最佳负载平衡/功率效率。

软件在嵌入式实时操作系统(RTOS)，比如Express Logic的ThreadX[2]及Mentor Graphics的Nucleus[3]下运行，这两者都支持Cortex-R7处理器。在堆栈顶部，我们有一个应用层，提供与系统其它部分的接口，若为USB加密狗，我们预期将在此点与USB栈连接，但是，也可以实施IP路由或应用，比如语音LTE(VoLTE)。

VoLTE是利用分组LTE网络提供语音服务的新技术，传统上，语音服务利用2G和3G网络以线路交换方式提供，但是，随着运营商寻求重新划分2G和3G频谱到LTE，它们需要统一的机制来传输语音。现在，VoLTE标准处于早期部署阶段，有几家运营商进行了部署，其中包括宣称全球首家提供这种服务的韩国SKT。VoLTE的优势是，可从单一LTE网络提供语音和数据服务(而不需要传统标准的多模支持)，由于带宽能力更高，使得运营商能够提供更高质量的声音，通常被称为“高清语音”，加入VoLTE，增加了对LTE调制解调器的软件要求，因为必须管理语音协议S/W以及LTE调制解调器。

图5：LTE-Advanced调制解调器SW映射

【分页导航】