摘 要：本文分析了傳統(tǒng)的多個DSP 的各種互聯(lián)的方法，提出將串行RapidIO 協(xié)議，這種基于開關(guān)的、點對點的互連方法作為基帶數(shù)據(jù)處理中的互連方案，可以減少成本，并且提供高帶寬下低延時的雙向通信。然后結(jié)合基站基帶處理，這種方案具有很大的靈活性，最后總結(jié)了使用這種互連方案的好處。
　　目前，在通信系統(tǒng)中，比如在 VoIP 網(wǎng)關(guān)和無線基站的系統(tǒng)中，語音和數(shù)據(jù)都在急劇增加，系統(tǒng)的處理能力也要極大地增加，因此單個DSP 已經(jīng)不能滿足越來越多的需求，需要把多個DSP 互聯(lián)成DSP 簇來增加對更多數(shù)據(jù)的更快處理能力。DSP 的互連有很多種，不同的應(yīng)用場合可以使用不同的DSP 互聯(lián)。比如基于總線的多DSP 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且因為共享總線造成總線帶寬，降低系統(tǒng)整體的效率，總線瓶頸的限制將凸顯出來；通過HPI 接口-可以提供DSP 之間的互聯(lián)，但是數(shù)據(jù)傳輸速率有限，數(shù)據(jù)傳輸有時會成為系統(tǒng)處理能力提高的瓶頸，造成系統(tǒng)整體效率的降低；多通道緩沖串口MCBSP-數(shù)據(jù)傳輸帶寬有限，他們都不適合多DSP 之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。DSP 簇需要通過一種特殊的方式互聯(lián)，以支持更高的帶寬，同時進行低延時的雙線通信?？梢酝ㄟ^專用的互聯(lián)芯片來實現(xiàn)多DSP 互聯(lián)方案，這樣，連接上不會復(fù)雜，而且具有靈活性和高速傳輸?shù)奶攸c。在無線基站中，如果利用RapidIO協(xié)議進行DSP 互連則可以大大提高運算效率。而且目前芯片的廠家已經(jīng)生產(chǎn)出支持串行RapidIO 接口的芯片，使得DSP 之間高速互聯(lián)成成為可能。
　　1. 系統(tǒng)介紹
　　1.1 串行RapidIO
　　RapidIO 商業(yè)聯(lián)盟組織2001 年提出了針對多處理器互連的RapidIO 協(xié)議。RapidIO 協(xié)議是一個點對點的包交換協(xié)議， 有物理層、運輸層和邏輯層3 層結(jié)構(gòu)。邏輯層為RapidIO 節(jié)點的交易， 定義了所有的包格式：運輸層為RapidIO 數(shù)據(jù)包提供了路由和尋址的功能；物理層提供了設(shè)備接口的電氣特性說明此外， 協(xié)議還提供了流量控制、差錯控制等功能。對于采用較少連線的長距離傳輸以及背板傳輸，由于RapidIO 物理層采用Lvds 傳輸和高速串行收發(fā)器技術(shù)，在每個方向上支持高達10-Gbps 的數(shù)據(jù)吞吐量，可用在圖像和信號處理、高帶寬存儲器接口等領(lǐng)域中。
　　1.2 DSP 之間通過串行RapidIO 進行互連
　　如果 DSP 簇的互連使用串行RapidIO 協(xié)議，可以大大提高吞吐量。如圖1 所示：
　　
　　圖 1 一種初步的互連方案
　　可以看出，幾個DSP 通過這種方法進行互連，利用兩個DSP 分別從外部收集未處理的數(shù)據(jù)并將處理好的數(shù)據(jù)送出，在幾個DSP 內(nèi)部利用串行RapidIO 協(xié)議，數(shù)據(jù)在幾個DSP 之間高速運轉(zhuǎn)，正是因為RapidIO 這種基于點到點的傳輸特性才能使得高速傳輸?shù)膶崿F(xiàn)。另外，還可以通過一個外部的主機hoST 來實現(xiàn)控制這幾個DSP 的一些功能，比如在某種場合可以只運行某個DSP 進行特殊運算，那么其他的DSP 則處于不工作的狀態(tài)。這種DSP 之間使用串行RapidIO 互連有很多優(yōu)點：
　　1、RapidIO 協(xié)議分為三層，所有DSP 可以集中處理碼元速率和符號速率。
　　2、擁有可以升級的交織查找表，可以平衡幾個 DSP 的工作量。
　　3、這種點到點的開關(guān)互連可以滿足更高更復(fù)雜的要求，比如多用戶檢測等等。
　　4、協(xié)議中四種優(yōu)先級設(shè)定，允許高優(yōu)先級的優(yōu)先通信。
　　5、RapidIO 中的數(shù)據(jù)流，可以選擇第六種數(shù)據(jù)類型，允許數(shù)據(jù)傳輸具有更小的包頭。
　　1.3 無線傳輸系統(tǒng)基帶部分
　　在無線傳輸中，模擬的用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過射頻模塊進行模擬的轉(zhuǎn)換，發(fā)送到基站的基帶板接收，運行一系列的運算規(guī)則進行調(diào)制解調(diào)來分析用戶數(shù)據(jù)?；鶐ё酉到y(tǒng)完成信道解擴解調(diào)、編譯碼、擴頻調(diào)制的功能?；鶐ё酉到y(tǒng)對上行基帶數(shù)據(jù)進行解調(diào)，包括相關(guān)、信道估計、頻率跟蹤和RAKE 合并等，然后經(jīng)過譯碼處理、FP 處理傳遞給傳輸子系統(tǒng)。而在下行鏈路中，基帶子系統(tǒng)接收到來自傳輸子系統(tǒng)的FP 包，根據(jù)要求完成編碼，包括TB 塊CRC 校驗和碼塊分段、信道編碼、速率匹配、交織、傳輸信道復(fù)用與物理信道映射等，將下行數(shù)據(jù)發(fā)送到中頻子系統(tǒng)。其中，互相關(guān)、信道估計和多用戶檢測等通常都是用ASIC 和FPGA 來實現(xiàn)的，Viterbi 譯碼和turbo 譯碼等通常都是用DSP 實現(xiàn)的。如圖2 所示：
　　
　　圖 2 基站基帶處理板簡化框圖
　　傳統(tǒng)的 ASIC/FPGA 構(gòu)成的處理器，沒有對等網(wǎng)絡(luò)的要求，對語音、數(shù)據(jù)進行固定分配，處理效率比較低。因此可以考慮用DSP 來實現(xiàn)，但是單個DSP 只有一個內(nèi)核，它的處理能力非常有限，處理數(shù)據(jù)的速度不及FPGA.如果多個多核協(xié)作進行并行計算，則可以成倍提高DSP 的處理能力，因此可以考慮多個DSP 互連。多個DSP 通過高速協(xié)議互連構(gòu)成的DSP簇能夠很靈活地實現(xiàn)多種功能，他們之間通過軟件編程，可以非常靈活地適應(yīng)更高復(fù)雜的要求，并且使對等網(wǎng)絡(luò)通信成為可能，具有更高的吞吐量。
　　由于這種模塊只有 DSP 在運算，需要進行負載均衡，對于處理鏈中的DSP 簇，需要給每個DSP 分配不同的算法模塊。因為需要更高的數(shù)據(jù)速率并且需要更復(fù)雜的多用戶運算，進行信道估計和檢測，需要用多個DSP 對這些運算進行負載均衡，從而去實現(xiàn)更大的算法模塊。比如說可以給每個DSP 相同的算法，也可以讓每個DSP 本身成為一個獨立的算法模塊，這些都是非常靈活的。