经验教训在4 g LTE

由安Steffora Mutschler

虽然4 g LTE已经成为主流,有功课要学习关于这些非常复杂的调制解调器,特别是从平衡的角度功率和性能。

主流的道路并不是一帆风顺。

“4 g LTE起初对电池寿命有一个坏名声,电力消费,”皮特荷迪说,低功耗设计方案营销总监节奏。“实际上发生了什么,每一点能量很好,比以前的技术只是我们发送更多的碎片。数据率高很多。4 g LTE的数据速率是每秒100 Mb最大的下载和上传50 Mb /秒。今天4 g LTE的能力是比之前高很多。”

虽然数据速率和传输更多的数据会吸收大量的能量,他指出,当你从一个energy-per-bit角度的技术正在变得越来越有效率。“有趣的人的看法,尤其是4 g LTE第一次出来时,有一个巨大的增加能源使用与3 g。这3 g相比也发生了同样的事情。网络升级的突然,他们可以得到更快的数据访问,他们只是不升值,即使使用的能源技术变得更有效率。”

从quasi-technical角度来说,克里斯•再生草在Tensilica节奏研究员、首席技术官,使4 g LTE更复杂的解释:“为了得到这些高一些阶段性,得到许多位/赫兹spectrum-if我会在1赫兹我应该能够得到一点每赫兹在我使用的频谱。但由于复杂的编码和纠错和天线多样性的使用,现在我真的希望让五、六、七位/赫兹和频谱效率的驱动。有多少位/赫兹可以通过无线信道进行通信是人们不断推动信封理论上,实际上LTE需要部署在实践中这些技术。很显著的积极的人正在和翻译理论付诸实践。”

将理论转化为实践在频谱效率需要先进的技术应用。“数学复杂性转化为一些事情,”再生草说。“一、需要大量的硬件。有很多的计算。它对噪声的细节,因为很敏感,毕竟,这是像香农定律。我想通过一个通道的信息存在大量的噪声和有不同类型的噪声。有很多现实的问题让事情可靠的汽车,在城市峡谷,在火车上,在所有其他电子噪声。在实践中人们必须工作很难找出如何让这些东西可靠地工作在所有这些真实世界的噪音来源。”

例如,现代无线系统依赖于技术通常称为正交频分复用(OFDM),这意味着可用的频谱被分解成两个小时间窗口和小频率窗口,用户的破裂的比特分配通过从基站到电话,反之亦然。因为它已经分解成非常小的桶的频率,对多普勒效应很敏感,意味着当你超速行驶在你的车以每小时80英里的速度如果你远离基站,比特得到拉伸和频率发生变化。当你开车向基站频率越来越紧密,这些频率转移系统中必须考虑。

“这是许多不同种类的东西,这些无线系统需要考虑从数学的角度来看非常复杂。从实际工程的角度也很复杂,但人们工作,有相当多的成功的LTE现代硅的例子,”再生草说。这种复杂性也推动新方法采用更多的编程方法。

额外的数学是如何与电源管理,“简单来说它只是让它见鬼困难得多,因为数学需要能量。你必须想出不同的体系结构更加紧密的调谐你做繁殖当你需要他们,只是用的决议,你需要的数量。你需要聪明的技术在数字信号处理器来减少所需的能量的所有阶段,不仅仅是复制自身,但记忆之间移动数据,和其他寄存器和做其他的计算,”他补充道。

平衡能力和复杂性和4 g LTE现代设计是一个经典的扩展问题,约翰内斯·斯塔尔说,Synopsys对此产品营销系统级解决方案主管,第一次开始与同事讨论算法和工具时仍是大学生。“在特定空间的调制解调器LTE的算法方面,这是非常复杂的。我们有能力优化的第一个方面发生当你问,你用最优化算法?你不能修理后如果你花了许多操作算法,你将花费金额。所以第一步就是优化算法。当然,这是每个人的秘密武器的一部分实现调制解调器:你用最好的优化算法性能代价最小的呢?”

模拟的方法是,他指出。“有趣的因素是,与许多其他领域的建模、模型的移动环境现在非常有名的。您可以描述移动移动的环境在你的手走路或骑在高速列车用计算机模型非常好。现在,当你做了,你解决了一半的问题,因为剩下的一半然后描述你的算法和模拟和描述的标准。有各种各样的公司,帮助客户通过提供一个标准库。(Synopsys对此就是这样的一个公司。)然后你统计模拟运行了很长时间。”

滚出来

应用工程副总裁托马斯•Bollaert Calypto设计系统中,观察到,通常有一个分阶段方法生产和推广先进的调制解调器等4 g LTE和LTE技术先进。第一个实现可能会到一个USB集线器被插入笔记本电脑,使移动连接。没有尽可能多的功率约束或限制当现代集成到手机或智能手机。没有电池寿命问题,因为它是被插入电脑。硅,这是一个很好的方法来测试,一旦被实地与USB软件狗变得更安全、更容易把它在一个真正的智能手机。

一旦出现这种情况,有集成挑战要面对,他说,尽管有更好的把握现代本身,因为它已经被硅。不过,这整合也会很棘手。在第一个SoC实现中,那么这将是一个独立的现代IP块旁边的另一个调制解调器,因为智能手机有很多连接的支持。在一代又一代和修正成本降低,将会有机会整合与其他调制解调器4 g LTE,如3 g,分享功能,以提高区域,因此提高能耗。

当谈到改善电力消耗,Bollaert解释说,如果有一个独立的块和一个集成块与其他收音机、功率优化将是不同的。“你会看着粗粒度的节电功能。例如,能够完全关闭整个块当你不使用它和关闭调制解调器的只有部分当你有3 g和4 g之间共享的特性,例如,你想要使用一组特性,而不是其他,但你不会关闭所有在同一时间。“细粒度节电技术实施后,作为设计团队保持压低甚至细粒度的机会,其中包括不仅关闭了子块但有时去个人失败,看到哪个寄存器,触发器可以真正封闭与否取决于物体的使用模式。

鉴于集成在今天的设计环境意味着多达70%的设计重用IP,开发内部或从第三方获得,不同功率优化策略采用根据IP是从哪里来的。

全球副总裁劳伦斯Loh碧玉应用工程设计自动化指出,“我们主要的工作与几个客户的空间,很惊讶地看到,虽然有很多常用方法有一些非常基本的差异在节能技术方面他们使用。但当我深入它,这不是令人惊讶的,因为一个公司基本上大部分的IPs来自third-party-they应用的低功耗技术,限制和其他公司已经建立了一个良好的多数知识产权本身的所以他们建立在IP的一些需求。”

IPs来自第三方的公司有一些可以插入他们的权力技术,但它仍然是灵活比如果他们开始考虑到这一点,他说。“说这个IP是使用4 g LTE调制解调器,这种力量的要求,所以它必须有足迹,模具必须使用这么多的力量。然后你可以做)是良好的部分。但它并不总是好的,因为如果你想自己设计每一个IP也有缺点。IP从IP提供商经过更严格的测试仅仅是因为更多的客户在使用它。手臂就是一个很好的例子。他们提供了“诱导多能性”对许多人来说,IP到达市场从一个集成坚如磐石的观点。风险较低,这样他们就可以更积极地为市场带来东西更快。如果IP开发主要是内部的,很可能只有一个公司(即公司)使用它很具体。”

在一天结束的时候,从数学复杂性来验证挑战和节电技术、4 g LTE提供一些有趣的教训为未来的现代设计。和挑战只会增加。