基于FPGA的LTE解决方案---赛灵思公司亚太区及大中华区市场及应用总监 张宇清

张宇清：谢谢！ 非常感谢飞象网承办这个活动，也感谢中国移动主办这个活动。我讲一下赛灵思在LTE这个领域的逻辑，我们不妨用我们的逻辑探讨一下在LTE的演进和融合。 在座的朋友可能对于赛灵思有一点陌生，我们目前是在纳斯达克上市的一家美商的公司，在1984年的时候发明了FPGA这个可编程逻辑器件，至今已经有25年了。目前，我们在这个市场的占有率超过了51%，全球有3500名员工，我们的客户也分布全球各个应用的领域。基本上来讲，如果各位是在通信领域，无论是无线还是有线的设备制造商，对赛灵思都会略有所闻。 我们公司目前来讲，是非常稳健的作风，我们希望透过我们在技术方面的投入，能够推动LTE的发展。 包括LTE之前，我们在TD-SCDMA跟国内主要的厂商也有很大的合作关系。包括今天在座的各位厂商，也是我们的主要客户。 除了有优良的产品之外，我们相信一个优良的企业可以帮助客户完成他们的目标。这是我们08年一年在国内得到的一些主要的认可，也包括我们的一些主要的客户，也发给了我们一些奖项。 在无线基础的构造领域里面，大家常常会看到FPGA可编程逻辑的影子。国王大家对于可编程逻辑或者是FPGA的概念，就在于它的一个昂贵的器件。不到非用不可不要用，而且主要是量产，主要是做一些连接的功能。但是，我们发现无线客户的要求，他们希望支持不同的标准，也希望有一个平滑的演进，在这个过程当中，他们希望风险能够降到最低。所以，我们今天一直讨论的话题都是围绕着如何做技术产业的升级。但是，是减少投入、减少功耗和资源的。 那么，在这一块FPGA是可以提供相当不错的选择的。这里我们可以看到，无线无论是射频，或者是基带，还有在高速连接这方面，我们都可以看到FPGA在发挥它的功效。甚至在接入网或者是其他的标准，甚至是骨干网，FPGA也是被大量应用的。这主要是有几个原因，第一个原因是因为FPGA本身是带了很多的乘法器，就是我们所谓的DSP模块。这个DSP模块跟我们传统的DSP的方式有点不一样，它们是一种并行的架构。并行的架构，特别是在高速运算或者是需要大量的算法的时候，它会发挥非常好的效应。比如说在一个时间之内，它可以执行200多甚至500多个指令，这跟传统的DSP是有区别的。 另外，FPGA本身有很多的逻辑资源，这些逻辑资源基本上是我们今天探讨的怎么样增加吞吐量和数据流量扮演了很重要的角色。而且，现在的FPGA大部分集成了高速的收发器，包括我们新一代的产品收发器的速率达到了11.2G。这样，非常符合我们LTE系统的要求。 我们可以看到FPGA在无线领域的增长是一个必然的趋势，这里我们可以看到跟传统的芯片相比，FPGA被越来越多的客户所青睐。我们从2007年到2012年，根据这家研究公司的报告，在基带方面是2亿多，到了2012年是到5.8亿。那么，在射频方面也是在逐年的增加当中。所以，我们看到复合增长率超过了14%。在传统来讲，新工艺成本的增加，让客户有一些胆怯的现象。 算法也是越来越复杂的，而且整个处理的时间也一直在缩短，10微秒、5微妙、1微妙，还能够有多快呢？最后，我们可以看到功耗还有不同标准的支持，也是大家所要面对的一个方向。那么，用可编程的一个方式，可以让我们更好地能够掌握这个市场，它可以很快地让你的产品先推出市场，然后在客户端可以做远程的升级，可以做软件的升级。这样的话，对整个设备的投入会大大减少，这就是FPGA或者是变成逻辑优势的地方。所以，尽快地占有市场，是我们今天在座所有客户所关心的一个话题。 那么，怎么样降低CAPEX和OPEX呢？我们都知道，投入是巨大的，但是大家看到这么多的变化，我们怎样可以立足于不败之地。我记得有一个客户的老总跟我说过，他说我们今天所看的，你们赛灵思是一家芯片公司，我们所看的不是你们芯片的价格。以往我们都是要看价格，他们现在所看的也不是板子上的价格，他们还要看研发的成本，还要看机会成本。什么叫做机会成本呢？就是如果我这个产品今天推出市场晚了6个月，你所损失的市场占有率，你所损失的资金是多少？这个他们都会算。所以，大家对于FPGA的认可度，也在上升当中。 无线射频的挑战，在座都非常了解了，从标准方面希望有一个过渡，而且是平滑的过渡。不同的采样率也为设备厂商造成了一定的困难度，如何保证将来系统的投入在升级的过程不会完全替换？刚才我们飞思卡尔也介绍了功放，功放的效率也要做一个提升，用什么样的手段进行提升呢？包括了预失真的手段也是我们赛灵思很多的客户要探讨的。 最后，实现一个多模的环境。如果今天你有一个设备是专注于国内的市场，你要拓展海外的市场，你是不是要造新的设备，还是用同样一套设备，用软件升级的方式让你占领不同的市场，应付不同客户的要求呢？ 第二，DSP对于速率的要求，它需要很大量的运算。 第三，如何降低成本？如何降低碳排量？这个都是设备厂商所要伤脑筋的。 我们常常有一些设备商跟我们说，他说今天我们坐在那里，跟运营商谈的时候，他们会先问你的功耗怎么样，而不是先问你能不能够达到我的要求。基本上能够在业界存活下来的都是精英，所以说能否达到LTE的规格，这基本上已经不是问题的，问题是你怎么去实现它。 最后是我刚才所讲的，如何能够推出这个市场，比你的对手更快的推出市场。今天跟一位研发科的朋友在中午吃饭的时候交谈，他告诉我们一个经验，如果你能够比你的对手早进入市场6个月，基本上你给客户提供的不但是一个好的解决方案，而且给了他几个领先的技术方案，领先于你客户对手的技术方案，所以这个价值不能能用金钱来衡量的。 成本来讲，在基站我们可以看到，75%是在射频跟基带这一块，这两个就占了70%到75%的成本。所以，利用可编程的逻辑运算可以处理这种可升级的模式。 首先，我们看一下弹性的话，我FPGA有什么样的基本的配置。首先，它的可编程逻辑可以支持不同的标准，我们常常说要一个通用的平台，其实目前我们赛灵思正好有一个通用平台的解决方案，它可以让我们的客户更好地做不同标准的支持跟平滑的演进。 收发器的连接，我们常常可以看到在无线、射频跟基带方面都是用CPRI或者是OBSAI或者是SRIO典型的一标准接口。目前来讲，所有赛灵思的FPGA都是支持这三种标准的无线的连接方式。 庞大的DSP模块，在我们庞大的FPGA上有超过1000个DSP模块。它可以做数字上频、下频变频的DDC/DUC的方案，而且在预失真我们有完整的解决方案，可以帮助功放提高效率，甚至提高到40%。 而且，赛灵思的这种可编程的逻辑方案，因为拐角兼容的关系，如果你真的想替换到你的芯片的话，它甚至可以让你有几个很平滑的系统在升级。 我们可以看一下我们这边提供的完整的LTE的案例，我们不但提供芯片，还包括了芯片以外的IP核、开发板、开发工具。这都是完整的解决方案的环境，可以帮助我们的设计师完成他们的产品。由嵌入式到连接，直接到针对这个无线应用领域的IP核，我们赛灵思都有提供。而且不单是赛灵思，我们还有很多的合作伙伴，他们会提供这些IP给客户，最终让我们的客户或者是无线开发的工程师，能够利用更好的时间开发他们的差异化的优势，而不是去处理芯片上的一些问题。 这里是整个开发环境从工具到开发板，到芯片的整个配套。我们在上个月的世界移动大会上，我们展示了在可编程业界第一个完整的LTE，从射频到基带的解决方案。 中间的两块是我们赛灵思无线射频和基带的开发板，它上面是由我们最新款的V5的FPGA的系列。里面包含着LTE、LDE上传跟下传的IP和一些接待口头的IP。我们的一些伙伴，比如说有一家公司叫Wintega提供MAC的处理器。在功放方面就是飞思卡尔功放的开发板。我们这4个板连接在一起，我们就可以做一个完整的LTE的点到点的参考设计。这个设计而且也是经过了不同的业界标准的验证，也通过了UE方面的认证。 怎么去看到这个速率呢？我们是用了安捷伦的环境，看到它在功放之后，经过了IP内存的预失真内核，怎么帮助这个功放的效率提高。 在我们LTE的基带的演示里面，我们可以看到赛灵思提供了物理层的方案，然后Wintegra提供了第二层的解决方案，这跟TDD和FDD是非常相似的。 今天我就不多加阐述了，大家可以找一下我们的资料或者是联络我们。最重要的是说，在整个LTE的实现上，越来越多设备厂商转向使用FPGA的解决方案，因为可以帮他们实现远程升级，还有软件SDR支持多模的环境。
这边我举一个实际的案例，就是有一个厂商之前用了两个FPGA来做无线射频LTE这方面的方案。他所要做的是包括了DBC、DUC、CFR，就是峰值衰减这方面的功能，还要做一些连接。传统上来讲，加上他们自己的一些差异化的IP，他要两颗我们V5的LX50FPGA。用最新的V6的FPGA，他可以用单芯片可以完成这个解决方案，换句话说，他上行和下行都可以在单芯片的FPGA完成。功耗比之前的方案降低了33%，如果是以1万的基站的营运商来算，他一年的成本可以减少8万美元，碳排量可以降低1000吨，整个系统的成本也降低了25%。
以下是我们比较完善的射频方面的IP核，这些IP核不但可以更快地帮助你完成方案，有的时候你可以加上自己的算法，让你的系统更完善。其实国内有一些厂商，都会有自己算法的研究，而不是完全地用定制芯片。因为毕竟定制芯片的差异化，会比较少，因为你的竞争对手也可以用同样的芯片。
下面是两个针对LTE我们有一个DFE的解决方案，我就不多说了。
在路线图方面，赛灵思跟我们IP的伙伴，我们会继续推出不同类型的LTE解决方案。这是方案推出的时间表，大致在你们这边看到的，超过一般都已经是完整地给到我们的客户手上了，剩下的一半在今年下半年之前会完善。我们的客户都可以享受到，FPGA为他们带来的优势在什么地方。
这边也是一些其他的LTE，比如说多输出、多输入，MIMO等方面的IP。如果大家有兴趣，也可以去我们的网站查找这些方案的资料。
总结来讲，一个好的LTE的解决方案，必须具备以下的条件。一个弹性的处理，可编程的模式是可以让升级更灵活。它是可以扩展的，当你的容量增加的时候，你是必须要针对市场的需求去增加你的系统的吞吐量。高集成的解决方案，高集成的解决方案不但可以帮你降低成本，也可以节省功耗。在成本方面，支持不同的标准，也是非常适合的一种模式。
最后，我们LTE的解决方案，都是可以通过5个9的可靠度的审查。99.999%意味着你手机的断线的机会，一年是低于5分钟的时间。
我今天的介绍到此为止，谢谢大家给我这个时间！