基于通用處理器的移動(dòng)通信基站模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)的不斷普及以及LTE相關(guān)技術(shù)的大力發(fā)展，傳統(tǒng)的無線接入網(wǎng)架構(gòu)面臨著很大的挑戰(zhàn)。首先，數(shù)量龐大的基站帶來了高昂的投資和高額的能耗。其次，潮汐效應(yīng)導(dǎo)致基站的實(shí)際利用率仍然很低，而在傳統(tǒng)無線接入網(wǎng)的架構(gòu)下不同的基站之間不能共享處理能力，使得頻譜效率也很難提高。最后，在同時(shí)運(yùn)營多標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)如GSM，TD-SCDMA或WCDMA，以及LTE時(shí)，目前專有平臺(tái)的架構(gòu)使得運(yùn)營商需要同時(shí)維護(hù)多個(gè)不兼容的平臺(tái)，在擴(kuò)容或者網(wǎng)絡(luò)平滑升級(jí)

2、換代時(shí)也需要更高的成本。
　　 為此，中國移動(dòng)提出C-RAN無線接入網(wǎng)的綠色演進(jìn)架構(gòu)，利用基站虛擬化、基帶互聯(lián)等技術(shù)建立集中式基帶池，用于解決上述問題。而與此同時(shí)，這一創(chuàng)新架構(gòu)又帶來了新的技術(shù)挑戰(zhàn)，例如如何基于統(tǒng)一的開放式平臺(tái)來建立虛擬基站池。而目前，隨著通用處理器技術(shù)和軟件無線電的發(fā)展，通用處理器也逐漸可以滿足數(shù)字信號(hào)處理等具有高數(shù)據(jù)負(fù)荷運(yùn)算的要求，其新技術(shù)包括：多核CPU的出現(xiàn)，既支持定點(diǎn)運(yùn)算、又支持浮點(diǎn)運(yùn)算的單指令流多數(shù)據(jù)

3、流(SIMD)，容量逐漸增大的多級(jí)高速緩存以及延遲逐漸降低的內(nèi)存。借助于這些新技術(shù)，通用處理器可以完成通常由DSP完成的數(shù)字信號(hào)處理，特別是基站設(shè)備內(nèi)的基帶處理功能，并具有長期向后兼容、統(tǒng)一開放平臺(tái)等多種優(yōu)勢，為基站基帶信號(hào)處理的虛擬化提供了可能。
　　 本文首先論述了無線接入網(wǎng)架構(gòu)面臨的諸多挑戰(zhàn)以及應(yīng)對措施和相關(guān)的技術(shù)難點(diǎn)，然后介紹了軟件無線電和通用處理器的發(fā)展，主要選取英特爾架構(gòu)(IA)，探討了基于通用處理器的移動(dòng)通信基站具

4、備的優(yōu)勢和面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)，并提出了基于IA架構(gòu)上的LTEeNodeB基站的架構(gòu)設(shè)計(jì)原則。
　　 然后，本文重點(diǎn)研究在通用處理器架構(gòu)上進(jìn)行無線數(shù)字信號(hào)處理的可行性，選取無線物理層部分核心模塊在IA架構(gòu)上進(jìn)行算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。重點(diǎn)選取了WCDMA標(biāo)準(zhǔn)中的核心加密算法KASUMI和LTE標(biāo)準(zhǔn)中的擾碼器，利用英特爾SSE指令集，采用高并行度、高效定點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)方法，并大量使用查找表技術(shù)降低計(jì)算復(fù)雜度，對相關(guān)算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法流程進(jìn)行了重新設(shè)