基带芯片物理层控制方案设计

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1、基带芯片物理层控制方案设计　　摘要：对多核基带芯片物理层控制方案进行了简单的讨论，提出了一种用于GSM移动终端基带芯片物理层控制（L1C）的方案，根据GSM的帧结构设计了基时钟电路，并以物理层信号处理流程为依据，建立了物理层上下行的调度时序，初步完成了基带芯片SoC系统多核之间的任务调度和时序控制。关键词：GSM；物理层控制；SoC；调度中图分类号：TN914.3?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2014）03?0148?03Designofphysicallayercontrollerofschemebaseband

2、chipTIANFei，YANGHong（ChongqingUniversityofPostsandTelecommunications，Chongqing400065，China）Abstract：Thephysicallayercontroller（L1C）schemeofthemulti?coresbasebandchipissimplydiscussed，andaphysicallayercontrolschemeforGSMMTbasebandchipisproposed.Accordingtotheframestructu

3、reofGSM，aclock?basedcircuitisdesigned.Theschedulingsequenceforphysical9layerupanddownisestablishedbasedonthesignaltreatmentprocess，thetaskschedulingandtimingcontrolamongmulti?coresinbasebandchipSoCarecompletedinitially.Keywords：GSM；physicallayercontrol；SoC；scheduling0引言

4、当前的移动电话以基带处理器为核心，其主要完成协议处理、人机接口和简单的应用功能。GSM是当今世界上应用最广泛的无线通信协议，因庞大的用户群和网络投入，GSM网络在未来很长时间内仍将存在。基带芯片的实现也有很多种方案，现今，大多基带芯片均采用多核集成的设计架构，从系统结构划分来看，基带处理器可以分为以下几个子系统：CPU子系统、语音编解码子系统、DSP信道编解码子系统、片上总线及外设子系统，CPU子系统一般完成对整个移动台的控制和管理，包括定时控制，数字系统控制，射频控制，人机接口控制。因此，物理层控制软件的设计是必不可少，对于不同的系

5、统架构、不同的物理层协议而言，控制方案和性能又会有本质的不同，因此，对于物理层控制方案的研究尤为重要。1设计依据1.1通用芯片架构9本文用到的是一款通用架构的基带芯片[1]，如图1所示，上下行分别采用一块DSP，来完成物理层信号处理，由于下行链路任务及算法的复杂度高于上行，额外加一块硬件协处理器，CPU子系统采用一块开源的RISC处理器，协议栈软件运行在一块ARM7处理器上，物理层与协议栈之间用一块双端口SRAM连接。图1基带芯片架构图1.2物理层帧结构GSM系统采用TDD模式，其帧结构如下：以TDMA帧为单位，一个复帧（分为26帧复

6、帧和52帧复帧）等于26帧复帧或52帧复帧，一个超帧等于1326TDMA帧，一个超高帧等于2048超帧（2715648个TDMA帧），而每个TDMA帧分为8个时隙，每个时隙持续0.577ms，一个时隙等于156.25b。对物理层的信号处理过程的控制，都是以基时钟提供的帧号、时隙号来实现各部分的同步执行。1.3基带数据流下面以一个全速率语音信道为例[2]，划分基带的数据处理流程并将任务映射到具体的处理器中，如图2所示。图2语音信道处理过程2控制策略92.1静态和动态调度控制方案对物理层任务的调度类似于实时操作系统中的任务调度，可分为静态

7、调度和动态调度。动态任务调度即依赖于任务的优先级来进行动态分配，可以采用抢占式或非抢占式。静态调度的目标是把任务分配到各个硬件处理器，并对每个处理器给出所要运行的任务的静态时序，其调度算法实现简单，且额外开销少。由于移动通信基带芯片的处理时序是基于物理层协议，时序可控并且突发任务少，可以预先完成时序划分及任务映射，因此本文的方案设计采用静态任务调度，将任务直接映射到特定处理器单元，并且划分资源存储空间，没有并行度的任务尽可能地映射到相同的处理器单元。2.2集中式控制和主从式控制物理层控制模块依靠任务状态转换进行物理层模块的控制，可根据

8、系统各个处理单元中任务数、复杂度、及处理时延作为考量，来判断采用集中式控制或者主从式控制。9主从式控制方案，主控制系统负责整个基带处理芯片的调度，包括接收高层命令、进行内部控制逻辑的处理、传递控制命令到辅控制系统；辅控制