基于多類型運算單元的動態(tài)可重構(gòu)基帶處理架構(gòu)與電路設(shè)計方法研究.pdf

1、伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)的革新，通信技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展。隨著數(shù)據(jù)傳輸率的不斷提高，各種新標準的不斷涌現(xiàn)，以及近年來軟件無線電、認知無線電等概念的提出，通信系統(tǒng)中這種多模多標準共存的趨勢還將持續(xù)相當長的一段時間。針對迅速增長的多?；鶐幚砟芰Φ男枨?，以及對通信終端性能越來越高的要求，各個研究機構(gòu)和工業(yè)界都在尋求一種能夠?qū)崿F(xiàn)多種基帶算法的高性能、高靈活性的處理架構(gòu)。動態(tài)可重構(gòu)處理架構(gòu)由于其高效、靈活性的特點。正受到了越來越多的重視。它的架構(gòu)特點

2、，使其可以從根本上解決通信系統(tǒng)靈活性與高性能并存的需求，是一個非常有前瞻性與挑戰(zhàn)性的課題。
　　通過動態(tài)可重構(gòu)處理架構(gòu)的研究現(xiàn)狀分析，我們發(fā)現(xiàn)，在特定的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，如圖像處理、硬件加密、通信基帶等，異構(gòu)的動態(tài)可重構(gòu)處理架構(gòu)已經(jīng)成為了一種趨勢。但在架構(gòu)中基本可重構(gòu)運算單元的設(shè)計上，文獻中缺乏對特定應(yīng)用領(lǐng)域需求和運算特點的分析，因此其結(jié)構(gòu)設(shè)計不具有針對性。其次，異構(gòu)的可重構(gòu)處理架構(gòu)由于結(jié)構(gòu)中其基本可重構(gòu)運算單元的不對稱性，為重構(gòu)信息的

3、壓縮與發(fā)送、以及片上互聯(lián)結(jié)構(gòu)帶來了一定的設(shè)計復(fù)雜性。再者，在動態(tài)異構(gòu)可重構(gòu)處理架構(gòu)中，相對應(yīng)的軟件輔助工具與設(shè)計方法尚不成熟。
　　論文從對基帶數(shù)字信號處理算法類型的分析著手，通過對兩個典型寬帶通信系統(tǒng)--正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)和擴頻系統(tǒng)的分析，研究了一些常用的基帶數(shù)字信號處理算法，并從運算類型、操作數(shù)類型等方面總結(jié)歸納了算法特點。
　　接著，論文對基于多類型運算單元的動態(tài)可重構(gòu)處理架構(gòu)進行了研究。論文根據(jù)基帶數(shù)字信號

4、處理算法所歸納出的幾種運算類型，有針對性地提出了四種可重構(gòu)運算單元的電路結(jié)構(gòu)，作為架構(gòu)中的主要運算模塊。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于多類型運算單元的動態(tài)可重構(gòu)處理架構(gòu)，在全局使用了多種可重構(gòu)運算單元，每個可重構(gòu)運算單元內(nèi)使用同構(gòu)的簇結(jié)構(gòu)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與同構(gòu)的架構(gòu)相比，能夠同時在時間和空間上進行延拓復(fù)用，具有較高的資源利用效率、較大的靈活性、以及較高的運算能力。在整體架構(gòu)基于任務(wù)劃分，以及對架構(gòu)中模塊進行分層次抽象的思想下，本論文提出了一種

5、用于異構(gòu)可重構(gòu)處理架構(gòu)的重構(gòu)信息發(fā)送引擎，為動態(tài)可重構(gòu)提供硬件基礎(chǔ)，并根據(jù)異構(gòu)架構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點，對主控部分以及全局互聯(lián)進行了研究。
　　此外，本論文對針對該動態(tài)可重構(gòu)處理架構(gòu)的軟件輔助工具鏈進行了研究。在基于任務(wù)劃分的整體架構(gòu)設(shè)計思恕下，闡述了軟件輔助工具鏈的設(shè)計思想與構(gòu)成，分別對硬件自動生成工具、算法軟件庫建立工具、二進制代碼生成工具、任務(wù)分配調(diào)度與VLIW指令生成工具進行了研究，使動態(tài)可重構(gòu)處理平臺同時具有在綜合前和在綜合后的可

6、重構(gòu)性。并在此基礎(chǔ)上，研究了在基于多類型運算單元的動態(tài)可重構(gòu)架構(gòu)上進行系統(tǒng)設(shè)計的方法，能夠進行快速系統(tǒng)定制，以及方便地完成算法、協(xié)議在架構(gòu)上的映射實現(xiàn)。
　　最后，本論文在基于多類型運算單元的動態(tài)可重構(gòu)處理架構(gòu)上映射實現(xiàn)了幾個設(shè)計案例，從系統(tǒng)和應(yīng)用靈活性的角度進一步驗證了動態(tài)可重構(gòu)處理架構(gòu)的正確性與有效性。通過IEEE802.11a/g(OFDM系統(tǒng))和IEEE802.11b/g(擴頻系統(tǒng))的物理層協(xié)議的映射，對第2章中進行基帶算