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软件无线电技术与可重配置计算体系结构
来源:本站整理  作者:佚名  2010-02-26 11:10:24




  2.2 在线重配置
  目前许多FPGA芯片可作到部分在线重配置。最新推出的Xilinx Virtex-II系列芯片已具备以列为单位部分重新配置的功能,这对于未来设计多模系统将提供便利。实际上,Chameleon 公司的可重配置芯片在概念上与此是类似的,它是粒度更大的现场可编程逻辑器件,更便于设计使用和重配置。
  2.3 分布式计算(DA)技术
  二十多年前就有了分布式计算(DA)技术,已经证实它不适于可编程DSP的定点指令集结构。然而,DA非常适于FPGA实现。用Xilinx XC3000系列的FPGA设计DA FIR滤波器早在1992年就已提出。DA是专门针对乘积和方程的一种计算技术,方程中的一项乘积因子是常数。DA设计可实现门级高效率、串行位算法及高性能位并行运算,它是经典的串/并综合方案。DA技术可应用于很多重要的线性、时不变数字信号处理算法,如滤波器(FIR和IIR)、变换(快速傅立叶变换[FFT])及矩阵向量乘积,如8×8离散余弦变换(DCT)。
  2.4 分布式存储器技术增大了数据带宽
  分布式存储器技术是利用FPGA内部的LUT构成的存储单元,与块存储器相比,它更易于根据不同的算法结构进行裁减,便于并行算法的设计实现。将分布式存储器技术与分布式计算(DA)技术结合起来可以实现高性能运算。
  2.5 流水线技术
  采用流水线技术,将复杂的运算划分到多个时钟完成,提高了系统的总处理能力,而且采用这种技术所利用的资源代价是很小的。
  2.6 FPGA与ASIC技术的融合趋势
  Altera 的Excalibar内嵌了ARM922T 32位 RISC处理器,Xilinx 的Virtex-II PRO也内嵌了一个或多个PowerPC(IBM405)的核, 除此之外,内嵌不同数量的硬件乘法器或乘加器的芯片已经可以买到。
  2.7 模块化设计
  2000年9月Xilinx公司推出的Modular Design工具为FPGA模块化设计更提供了便利,提高了设计重用性,也更利于团队合作大型设计。
  2.8 支持多种标准总线接口,更易于实现通用硬件平台
  如600百万门的FPGA已经面市,它同时支持多种标准总线接口,如LVDS, LDT, CompactPCI, RapidIO等。这就意味着我们可能以更小的接口设计开销来获取更高的系统性能。而采用大规模FPGA芯片使得计算单元之间的通信减少,提高了系统的可靠性。
  2.9 加密技术
  Xilinx Virtex-II 系列FPGA内部已集成了片上DES或triple DES加密技术,它是一种对称加密算法,DES加密密钥为56bit, 从而使设计具有更好的保密性。
  2.11 强大的时钟综合能力
  新一代Virtex-II系列FPGA具备强大的系统时钟管理的能力,并采用DSS(数字扩频技术)有效降低EMI。
  虽然FPGA在实现卷积编码器等复杂逻辑功能上已经有比较成熟的设计,但基于性价比考虑,用FPGA实现大量复杂计算方面目前还有很大的缺陷。随着分布式计算(DA)技术的应用,以及日趋明显的FPGA与ASIC技术的融合趋势,用可重配置逻辑器件构成软件无线电技术实现平台将会成为不可逆转的趋势。

3.软件无线电计算体系结构的初步考虑
  在软件无线电结构体系的构建中,基带信号处理器常常有需要求解大量多维线性方程组的运算,这类运算通常迭代性较高,人们一般认为较难于在现场可编程逻辑阵列中以较高的性能价格比来实现,而倾向于用DSP来实现,由此,人们不得不将一个完整的运算模块划分成多个运算子模块,即对性能要求较高的并行性运算放在FPGA中实现,而将迭代性较高的运算放在DSP中实现。由此带来了一系列负面效应,最突出的就是增加了模块间数据通信所带来的开销,降低了系统性能。因而有必要深入研究软件无线电计算体系结构,大唐移动等公司已投入到相关的研究中,并提出多项专利。由于无线通信中不断改进的性能更高的智能天线和联合检测算法要求更高的基带处理能力和速度,目前性能最高的数字信号处理器(DSP)或专用芯片(ASIC)还不能实现过于复杂的实时处理。因而有必要寻求性能更高的并可以在线重配置的处理方法。
  综上所述,为了使移动通信系统具有更高的容量和更好的性能,一方面,必须找到一种简单且便于实时计算的算法,另一方面,要找到实施该算法的计算体系结构,如实施迭代算法的方法和计算体系结构,以便于进一步提高基带处理能力,并获得良好的效果。

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