Das CEVA-XC12 zielt auf die extremen DSP-Anforderungen von 5G ab

Der Begriff 5G – also die fünfte Generation von Mobilfunknetzen oder drahtlosen Systemen – taucht heutzutage immer häufiger auf. Von Erstimplementierungen ist bereits im Jahr 2020 die Rede. Weniger wird darüber gesprochen, dass die 5G-Standards noch in Erwägung gezogen und definiert werden und sich viele Aspekte noch im Fluss befinden.

Was also beinhaltet 5G? Nun, die Next Generation Mobile Networks (NGMN) Alliance definiert die folgenden Anforderungen, die ein 5G-Standard erfüllen sollte:

• Datenraten von mehreren zehn Megabit pro Sekunde für Zehntausende von Benutzern.
• Datenraten von 100 Megabit pro Sekunde für Ballungsräume.
• 1 GB pro Sekunde gleichzeitig für viele Mitarbeiter auf derselben Büroetage.
• Mehrere Hunderttausende gleichzeitige Verbindungen für drahtlose Sensoren.
• Spektrale Effizienz im Vergleich zu 4G deutlich verbessert.
• Verbesserte Abdeckung.
• Verbesserte Signalisierungseffizienz.
• Deutlich reduzierte Latenz.

Kurz gesagt, 5G wird ein einheitliches Protokoll bieten, das eine große Anzahl von Benutzern mit so unterschiedlichen Anforderungen wie MTC und eMBB (Enhanced Mobile Broadband) zusammenbringt; es wird neue Anwendungsfälle unterstützen, die LTE nicht bewältigen kann, wie VR, V2X, eHealth und geschäftskritische Notfalldienste; es wird mit der LTE- und LTE-A Pro-Netzwerkinfrastruktur der vorherigen Generation (Core und RAN) kompatibel sein; und es wird nahtlos sehr unterschiedliche Frequenzbänder von 400 MHz bis 80 GHz mit Bandbreiten von 20 bis 800 MHz mit LTE, LTE-A Pro, 5G NR und Wi-Fi 11ax/ad mit einem einheitlichen Protokoll aggregieren. (Das alles scheint so einfach, wenn Sie mit den Händen herumschwenken und es schnell sagen.)

Betrachten Sie zum Beispiel V2X. Dies umfasst eine Vielzahl von Szenarien, darunter V2V (Vehicle-to-Vehicle) und V2I (Vehicle-to-Infrastructure). Im Fall von V2V werden autonome Autos in Echtzeit miteinander kommunizieren und Dinge sagen wie „Ich bin fast an der Kreuzung, also fahre bitte etwas langsamer, damit ich durchlasse.“ Offensichtlich erfordert diese Art der Kommunikation eine hohe Wiedergabetreue und eine geringe Latenzzeit.

Das Endergebnis ist, dass 5G ein drahtloser Standard sein wird, der im Vergleich zu früheren Generationen so fortschrittlich ist, dass er eine extreme Verarbeitung erfordert, um seinen Erfolg sicherzustellen.

Laut ABI Research wird der mobile 5G-Datenverkehr voraussichtlich 40 % des gesamten Datenverkehrs ausmachen und bis zum Jahr 2025 500 Millionen Abonnenten haben. Wirklich interessant ist die Tatsache, dass die 3G- und 4G-Nutzung voraussichtlich weiterhin linear zunehmen wird, während 5G wird voraussichtlich exponentiell zunehmen.

Es überrascht nicht, dass 5G eine Vielzahl von Computerherausforderungen mit sich bringt. Technologien, die für drahtlose Standards wie 5G entwickelt wurden, müssen in der Lage sein, eine Spitzendatenrate von bis zu 20 Gbit/s bei einer extrem niedrigen Latenz von 1 Millisekunde bereitzustellen. Dies wird durch innovative und äußerst komplexe Verarbeitungstechniken wie Massive-MIMO und fortschrittliches dynamisches 3D-Beamforming erreicht. DSP-Prozessoren, die für die heutigen LTE-Advanced Pro- und Multi-Gigabit-Wireless-Standards bereitgestellt werden, sind einfach nicht in der Lage, die Geschwindigkeit, Latenz und DSP-Gesamtleistung effizient bereitzustellen, die für den massiven Technologiesprung zu 5G erforderlich sind.

All dies erklärt, warum CEVA gerade seinen CEVA-XC12 DSP-Kern angekündigt hat, der die rohe Leistung und Energieeffizienz bietet, die für den Erfolg von Modems der Multi-Gigabit-Klasse grundlegend sind. Dank seiner flexiblen Architektur mit mehreren optionalen Funktionen kann der CEVA-XC12 kundenspezifisch konfiguriert und skaliert werden, um eine Vielzahl von Anwendungen abzudecken. Dazu gehören Smartphones und andere Endgeräte, fortschrittliche und zentralisierte Zugangspunkte, kleine Zellen, Makrozellen und Cloud-RAN (C-RAN).

Der CEVA-XC12 unterstützt auch die gesamte Bandbreite der 5G-Anwendungsfälle und -Bereitstellungsszenarien, von 80 GHz mmWave bis hin zu 450-MHz-Spektrumbändern. Neben 5G eignet sich der CEVA-XC12 gut für das Design von LTE-Advanced Pro Evolution, Enhanced Mobile Broadband (eMBB), Licensed Assisted Access (LAA), MulteFire Carrier Aggregation und LWA (LTE/Wi-Fi Aggregation) , Mobilfunk V2X, Wi-Fi 802.11ax, WiGig 802.11ad, Fixed Wireless Access (FWA) und Virtual Reality (VR) Systeme.

Die DSP-Architektur des CEVA-XC12 wird durch folgende sechs Schlüsseltechnologien unterstützt:

• Eine neue Mikroarchitektur, die sehr hohe Frequenzanforderungen und einen extrem niedrigen Stromverbrauch erfüllt – für den Betrieb bei 1,8 GHz in 10 nm und 50 % weniger Strom als sein Vorgänger CEVA-XC4500.
• Massive Rechenkapazitäten zur Aufrechterhaltung einer hohen Bitrate – ausgestattet mit Quad-Vektor-Prozessor-Engines, die eine Leistung von annähernd 1 Tera-Operationen pro Sekunde (TOPs) erreichen.
• Neue und einzigartige hochpräzise Arithmetik — erzielt optimale Auflösung mit bis zu 256×256 Dimensionsmatrixverarbeitung.
• Neue spezialisierte Anweisungen zur Verstärkung aller Basisband-Verarbeitungskomponenten — innovative Unterstützung für fortschrittliche 256- und 1024-QAM-Demodulation.
• Neue Core-Streaming-Schnittstellen – ermöglichen Übertragungen mit extrem geringer Latenz zwischen Kernen oder Beschleunigern.
• Neue Steuerungsebene für die Massenverwaltung von Benutzern und für Multi-RAT-Systeme (Radio Access Technology) — enthält eine Skalarprozessoreinheit mit einem CoreMark/MHz-Score von 4,4, die für die Verarbeitung einer großen Anzahl von Benutzern entwickelt wurde, die für LTE MTC und 5G IoT erforderlich sind .

Der CEVA-XC12 bietet außerdem eine hochmoderne Cache-Architektur und Unterstützung für Hardware-Kohärenz für nahtlose Multi-Core-Implementierungen. Der CEVA-XC12 DSP-Core ist jetzt zur Lizenzierung verfügbar (klicken Sie hier für weitere Informationen).