本文關(guān)鍵詞：面向移動終端軟基帶算法并行實現(xiàn)的矢量處理器設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 軟基帶 矢量處理器 算法并行 單指令多數(shù)據(jù) 超長指令字

【摘要】：當(dāng)前以LTE/LTE Advanced為代表的第4代移動通信技術(shù)(4G)已開始進入商用階段,LTE-Advanced作為LTE標(biāo)準(zhǔn)的演進除了提供更高的極限吞吐率外還需向前兼容已有的LTE標(biāo)準(zhǔn),呈現(xiàn)出如下兩個方面的特點：①基帶處理算法的運算密度不斷加大；②協(xié)議模式多種多樣。這對于以功耗和面積為重要指標(biāo)的終端基帶處理芯片帶來了更高的設(shè)計要求,須在考慮終端芯片的性能、功耗的同時還要兼顧靈活性和升級成本因素。因此,軟件定義無線電的基帶處理(軟基帶)技術(shù)因其具有靈活性高、升級成本低等優(yōu)勢,逐漸取代了傳統(tǒng)ASIC設(shè)計思路成為移動終端芯片發(fā)展的趨勢。 本論文對采用正交頻分復(fù)用(OFDM)和多發(fā)多收(MIMO)方案的通信系統(tǒng)的基帶算法深入分析,核心算法包括FIR濾波、快速傅里葉變換(FFT)、信道估計、MIMO檢測和信道譯碼等,結(jié)果顯示這些算法在運算量大的同時還具有很好的并行性,這為實現(xiàn)以矢量處理器為主導(dǎo)的軟基帶處理技術(shù)提供了可行性。為此,本論文面向移動終端的基帶處理,從算法和硬件實現(xiàn)兩個方面綜合分析設(shè)計并行實現(xiàn)方案,并設(shè)計了矢量處理器模型。 論文的研究工作主要從算法分析、矢量處理器模型設(shè)計、實現(xiàn)驗證三個方面展開： ①算法分析：針對各基帶核心算法的原理、運算量需求的特點,研究了各算法的并行實現(xiàn)方案,如：FIR、FFT、Viterbi譯碼、LDPC譯碼算法采用算法內(nèi)部數(shù)據(jù)的并行,重點解決并行實現(xiàn)過程中的數(shù)據(jù)訪問對齊問題；MIMO信道估計、檢測算法主要從任務(wù)并行的角度出發(fā),提出了一個一致性較好的軟輸出算法。 ②矢量處理器模型設(shè)計：分析了現(xiàn)有主流的通信基帶處理器的結(jié)構(gòu)特點,包括SODA (Signal-processing On-demand Architecture)、Ardbeg、AnySP和TI的C64系列等；在此基礎(chǔ)上結(jié)合基帶算法并行化的特點和需求,提出了一種單指令多數(shù)據(jù)(SIMD)和超長指令字(VLIW)混合結(jié)構(gòu)的矢量處理器模型。模型首先分析了處理器的設(shè)計參數(shù),包括支持的數(shù)據(jù)定點長度、SIMD寬度、各個功能單元的比例；其次深入研究了處理器的硬件結(jié)構(gòu),包括算數(shù)邏輯運算單元、乘法單元、存取單元、控制和標(biāo)量單元、寄存器組等；最后給出了指令集的設(shè)計和C編譯器設(shè)計的方法。 ③實現(xiàn)驗證：本論文提出的矢量處理器采用LISA語言進行建模仿真,得到了時鐘精確的處理器仿真模型及匯編工具鏈,同時為處理器設(shè)計了相應(yīng)的C編譯器。進而通過Processor Designer生成Verilog硬件描述語言,通過ISE綜合后,在ML605開發(fā)板上做了硬件驗證。以FFT、FIR算法為例,驗證結(jié)果顯示,論文所提出的矢量處理器實現(xiàn)方案相較TI的C64系列處理器性能有一定提升。
【關(guān)鍵詞】：軟基帶 矢量處理器 算法并行 單指令多數(shù)據(jù) 超長指令字
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.5;TP332
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 研究背景12-14
• 1.2 研究現(xiàn)狀及趨勢14-16
• 1.2.1 算法并行實現(xiàn)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 軟基帶處理器的研究現(xiàn)狀及趨勢15-16
• 1.3 研究內(nèi)容16-17
• 1.3.1 通信基帶核心算法的并行化實現(xiàn)16-17
• 1.3.2 矢量處理器的設(shè)計17
• 1.3.3 兩個研究點的關(guān)系17
• 1.4 本文的組織結(jié)構(gòu)17-20
• 第2章 通信基帶核心算法分析20-30
• 2.1 FIR濾波算法20-21
• 2.2 FFT算法21-23
• 2.3 MIMO信道估計23-25
• 2.4 MIMO檢測25-27
• 2.5 Viterbi譯碼27-28
• 2.6 LDPC譯碼28-29
• 2.7 本章小結(jié)29-30
• 第3章 基帶核心算法的并行化實現(xiàn)30-50
• 3.1 FIR的并行方案30-31
• 3.2 FFT的并行方案31-35
• 3.2.1 蝶形運算的并行化31-34
• 3.2.2 旋轉(zhuǎn)因子的存取方案34-35
• 3.3 MIMO檢測的并行方案35-43
• 3.3.1 搜索樹生成列表37-41
• 3.3.2 遍歷列表軟輸出41-43
• 3.4 Viterbi譯碼的并行方案43-45
• 3.4.1 分支度量的并行化43-44
• 3.4.2 蝶形加比選更新狀態(tài)度量的并行化44-45
• 3.5 LDPC譯碼的并行方案45-49
• 3.5.1 變量節(jié)點的并行計算45-46
• 3.5.2 校驗節(jié)點的并行計算46-49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 第4章 矢量處理器的設(shè)計50-74
• 4.1 典型的基帶處理器50-53
• 4.1.1 SODA和Ardbeg處理器50-52
• 4.1.2 AnySP處理器52-53
• 4.1.3 TIC64系列處理器53
• 4.2 設(shè)計規(guī)劃53-60
• 4.2.1 數(shù)據(jù)定點長度54-57
• 4.2.2 SIMD的寬度57
• 4.2.3 各功能單元的比例57-60
• 4.3 硬件結(jié)構(gòu)60-66
• 4.3.1 算數(shù)邏輯運算單元(S1、S2)60-62
• 4.3.2 乘法功能單元(M1、M2)62
• 4.3.3 存取單元(D0、D1、D2)62-63
• 4.3.4 控制單元和標(biāo)量單元(S)63-66
• 4.3.5 寄存器組66
• 4.4 指令集設(shè)計66-70
• 4.4.1 控制類指令67
• 4.4.2 標(biāo)量運算類指令67-68
• 4.4.3 矢量運算類指令68
• 4.4.4 存取類指令68-69
• 4.4.5 指令編碼方式69-70
• 4.5 C編譯器設(shè)計70-72
• 4.6 本章小結(jié)72-74
• 第5章 實現(xiàn)和性能分析74-80
• 5.1 實現(xiàn)方法74-77
• 5.1.1 LISA語言簡介74-75
• 5.1.2 Processor Designer軟件簡介75-76
• 5.1.3 實現(xiàn)過程76-77
• 5.2 性能分析77-78
• 5.3 本章小結(jié)78-80
• 第6章 總結(jié)和展望80-82
• 6.1 工作總結(jié)80-81
• 6.2 工作展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 致謝86-88
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果88

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 黃雙渠;向波;鮑丹;陳峗;曾曉洋;;基于SIMD結(jié)構(gòu)的多標(biāo)準(zhǔn)LDPC譯碼器的VLSI實現(xiàn)[J];計算機研究與發(fā)展;2010年07期

，

本文編號：864818