SDR設計考驗DSP核心

除了前文所提的混合式架構外，目前業界也開始出現軟體定義無線電概念的實作芯片方案。如果要開發出在功耗、成本、尺寸等各個面向上均具備市場競爭力的軟體定義無線電數據機，則必須更小心地評估其所采用的DSP核心。因為在此架構下，數據機的所有核心功能都是透過DSP和軟體演算法來實現的。

若選擇軟體定義無線電架構，其芯片所采用的DSP核心通常必須針對先進的無線通訊而設計與最佳化，以確保其運算能力可以支援各種不同移動寬頻標準。

目前在DSP核心授權市場上，已有足堪擔此重任的DSP核心問世，可支援要求最嚴苛的4G移動標準如第五類LTE(LTE Cat. 5)和IEEE 802.16m，而且也能同時兼容現有的3G與3.5G無線通訊標準。也唯有采用能滿足上述標準所立下的效能門檻的DSP核心，芯片供應商才能同時在單一架構中支援多種無線介面，實現真正的軟體式數據機。

這類DSP核心是以單一引擎來完成所有無線處理工作，毋須仰賴多顆基頻輔助處理器。對于軟體定義無線電數據機的商品化而言，至關重要，因為以往的軟體定義無線電方案通常是以一顆主DSP芯片搭配基頻輔助處理器的方式實現。

這類分散式架構除采用多顆處理器外，還必須采用額外的記憶體、資料緩沖器等元件，因此整個系統的功耗和尺寸相當可觀，成本亦過于高昂。

事實上，軟體無線電架構以往只有軍事或航太通訊產品采用，與系統尺寸過大、功耗太高、價格高昂這三項因素有密不可分的關系。若軟體定義無線電技術要應用在移動數據機等消費性市場上，勢必要設法妥善解決這三大難題。

為了解決上述三大缺陷，專為軟體定義無線電通訊應用所設計和最佳化的DSP核心中，除了部分DSP功能區塊外，還整合了數量不等的向量通訊單元(Vector Communications Unit)。每個向量單元是一個256位元SIMD引擎，采用三路VLIW和大量16位元MAC、演算法、邏輯及位移單元。

透過這些向量通訊單元的幫助，這些特殊化的DSP核心可以滿足4G無線數據機的要求，包括矩陣處理、多重輸入多重輸出(MIMO)檢測器、復雜濾波、資料交換和位元流處理。圖2為內建向量通訊單元的DSP核心功能方塊圖。

彈性化設計勢在必行

隨著無線通訊產業朝向4G發展，因開發成本和多個變化標準的問題，使傳統以硬體線路為基礎的設計方案的風險大增。所以，設計一個能夠迅速適應不斷變化的標準，并可在多代產品上重復使用的靈活解決方案至關重要。

以混合式方案或全軟體式數據機為基礎的可編程設計解決方案，正式因應此一趨勢而誕生的產物。可編程方案能讓設計團隊輕松地套用先前所完成的設計，并確保產品能快速上市。

無線基頻領導廠商早已認可轉向可程式設計解決方案的發展趨勢，而投入DSP架構標準化的工作。在DSP核心標準化后，芯片廠商可以更輕松地根據其系統架構和靈活性水準選擇正確的DSP核心。而且，最新的節能和制程幾何尺寸縮小技術，也使得這些可編程設計方案漸漸成為多種應用中實現4G方案的首選方法。