DSP在3G基站中的地位得到进一步增强

为了响应3G无线基础设施对成本、处理能力及灵活性的要求，爱立信的基站设计已经转向一种只使用DSP、依靠软件定义的方法。因为这项举措，这家领先的基站制造商又掀起了新一轮争论，即在开发先进的无线系统时，面对ASIC、FPGA、DSP与可重构处理器等选择，什么是最合适的组合。

借助模拟器件公司(ADI)的TigerSharc TS-201芯片，爱立信希望能通过软件升级来适应3G标准的频繁变化，从而提高系统灵活性并降低维护成本。DSP、ASIC与FPGA之间的竞争态势并没有发生多大改变，但3G标准的快速发展促使爱立信重新评估各种架构在成本、功耗、灵活性及处理能力等方面的优劣性。

去年，业界发布了最新的W-CDMA增强版标准Release 5或高速下行分组接入(HSDPA), 这令许多以ASIC为主开发基站设备的制造商猝不及防，从而把灵活性问题推至最前沿。此外，Release 6正在制定之中，因此制造商在推出系统时普遍担心互操作性问题。许多业内人士预测，设计师们将面临重新调整系统的任务，而且只有通过软件才能经济地完成这项工作。

“但爱立信还可以享受DSP的其它优势，”ADI公司无线基础设施产品线经理Kevin Leary表示。这些优势包括简化的电路板设计、增强的可扩展性(支持设计复用)、更低的研发费用、更快的上市时间以及因使用单一处理器而带来的低库存成本等。

爱立信证实了与ADI的交易，但拒绝透露合同的细节和金额。

只使用DSP的基站并不新鲜，但迄今为止，它们主要被用于小批量市场，如西门子针对中国的TD-CDMA市场开发了基于TI DSP的基站。小批量W-CDMA基站的制造商也采用只有DSP的设计，例如富士通与阿尔卡特的合资企业Evolium公司就采用了一种基于ADI TS-201芯片的设计。

重新认识

“但爱立信采用TigerSharc芯片的决策将使许多公司重新看待DSP，”Forward Concepts公司总裁兼分析师Will Strauss表示。

ADI公司一直试图在基站用DSP市场赢得立足点，这次设计中标对它而言是一场漂亮的胜仗。据Forward Concepts公司统计，2003年供应给无线基础设施市场的DSP价值2.8亿美元，其中ADI占7.1(，位居第四，远远落后于杰尔(33.9()、摩托罗拉(28.6()及TI(26.8()。

另一方面，来自Bancorp Piper Jaffray公司的数据指出，爱立信凭借94.26亿美元的年销售收入在价值360亿美元的无线基础设施市场居于统治地位，诺基亚以59亿美元紧随其后。接下来依次是朗讯、摩托罗拉、北电网络及其他供应商。

这次设计中标还改变了DSP市场的竞争态势，凭借着无线基础设施市场的大客户，ADI将与TI发生“火拼”。“这是在侵犯TI的固有领地(3G),”Strauss评论道。

由于爱立信将不再采用ASIC或FPGA来执行W-CDMA接收端的处理，所以它的决定将削减TI、Xilin及Altera等ASIC与FPGA供应商的市场份额。Strauss指出，爱立信一直是Xilinx的大客户。

爱立信之所以选择DSP是因为它相信这种处理器能够执行密集型处理任务，使CDMA和W-CDMA系统获得多用户和频谱效率。迄今为止，执行密集型处理的选择有两种：一是单独的DSP；二是DSP+FPGA或DSP+ASIC。“可重构处理器是第三种选择，但困扰它们的是软件，”Xilinx公司DSP中心总监David Squires表示。他指的是用于这类处理器的开发工具尚不成熟。

观察家表示，ASIC仍然是密集型码片率处理任务的最有效解决方案。“但它也是最不灵活、最昂贵的解决方案，而且其日益上升的成本变得令人难以承受，”Gartner Dataquest公司的分析师Tom Starnes表示。

Strauss估计，ASIC的平均开发费用高达1,000万美元。

“FPGA能提供更大的灵活性和更快的上市时间，但你必须面对更高的芯片成本和功耗，”Berkeley设计技术公司(BDTI)的总经理Jeff Bier表示。VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="图：不断变化的标准迫使OEM重新评估基站架构">

“不过，这些开销正在持续减小，”Xilinx公司的Squires回应道。

可编程DSP也可提供灵活性，但随着处理需求不断提高，传统DSP的处理能力已经不堪重负。

“从企业的角度来看，第一阶段总是设法先推出产品以获得立足点，因此最初的方案大多选择DSP+FPGA，”TI无线基础设施战略行销经理Sandeep Kumar表示，“但随着功能的定义变得更明确，开发商将转向DSP+ASIC或DSP+ASSP加速器的方案。”

Starnes指出，为了保持领先性，DSP和RISC都在添加许多非常有用的功能，包括特殊指令、加速器和多处理器等，这些进步甚至超越了因工艺升级所能获得的更高性能。

BDTI公司的Bier对于有关ASIC的成本争论不以为然，但Xilinx公司的Squires强调，争论并不仅限于成本。

“在过去三年，从事ASIC研发的团队已经被大批裁撤，因而削弱了他们的设计能力。”Squires说，“此外，OEM被迫明哲保身，因为他们发现相对基础设施的出货量而言，ASIC并不一定真正值得。”

对ASIC不利的另一个因素是其固有的非灵活性，这一点随着3G标准的发展已经暴露出来。面对高额成本及不断变化的标准，ASIC及FPGA不得不让位给正在不断发展的DSP架构。

当ADI在2003年发布经过改进的TigerSharc芯片时，它增加了多达24Mb 的IBM 低漏电嵌入式DRAM。另外，ADI还改进了数据通道，增强了I/O结构。这种存储器至处理单元的数据传输已经成为DSP架构的主要瓶颈。

在W-CDMA标准的演进中，最重要的是增加了CDMA专用指令，以加速码片率处理。ADI公司的Leary表示，这可使基站不需要任何协处理器或ASIC。

“因为CDMA码片率处理具有面向位的自然属性，所以如果让处理器专门针对某些数据类型而优化，你就能真正获得很大的效率。这正是ADI所做的工作，”BDTI公司的Bier表示。

Leary还提到了TigerSharc芯片的可扩展性和同构编程架构。

但Xilinx公司的Squires指出，如果代码改变，同构处理器方法将导致设计发生延时，这反过来又会影响验证。Squires建议采用FPGA与DSP的组合，这样各模块之间的功能可以保持独立，从而减少相互干扰及时间上的依赖性。

TI公司的Kumar表示，该公司的ASSP和ASIC都拥有相当大的灵活性，能适应新的标准，包括HSDPA及Release 6。

但ADI公司的Leary反驳道：“ASSP具有局限性。你不知道一个ASSP能够做多少次滤波。”

系统互操作性问题也日益突出。“CDMA2000并没有遇到这个问题，因为高通公司很好地控制了它的发展，但W-CDMA的情况则不相同。”Leary说，“随着时间推移，运营商和设备供应商不得不解决互操作性问题，所以为了确保整个行业的互操作性，我们将面临重新设计的任务。”在他看来，这巩固了软件基站的地位。

但没有人会说混合处理器解决方案的日子已经结束。

“对ADI来说，这只是一场小战役中的一次小胜利，”Bier表示，“我们没有理由可以假设DSP已经大获全胜。当出货量增加及标准稳定后，未来的趋势是转向更定制化的解决方案。”