軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)與可重配置計算體系結構
2.2 在線(xiàn)重配置
目前許多FPGA芯片可作到部分在線(xiàn)重配置。最新推出的Xilinx Virtex-II系列芯片已具備以列為單位部分重新配置的功能,這對于未來(lái)設計多模系統將提供便利。實(shí)際上,Chameleon 公司的可重配置芯片在概念上與此是類(lèi)似的,它是粒度更大的現場(chǎng)可編程邏輯器件,更便于設計使用和重配置。
2.3 分布式計算(DA)技術(shù)
二十多年前就有了分布式計算(DA)技術(shù),已經(jīng)證實(shí)它不適于可編程DSP的定點(diǎn)指令集結構。然而,DA非常適于FPGA實(shí)現。用Xilinx XC3000系列的FPGA設計DA FIR濾波器早在1992年就已提出。DA是專(zhuān)門(mén)針對乘積和方程的一種計算技術(shù),方程中的一項乘積因子是常數。DA設計可實(shí)現門(mén)級高效率、串行位算法及高性能位并行運算,它是經(jīng)典的串/并綜合方案。DA技術(shù)可應用于很多重要的線(xiàn)性、時(shí)不變數字信號處理算法,如濾波器(FIR和IIR)、變換(快速傅立葉變換[FFT])及矩陣向量乘積,如8×8離散余弦變換(DCT)。
2.4 分布式存儲器技術(shù)增大了數據帶寬
分布式存儲器技術(shù)是利用FPGA內部的LUT構成的存儲單元,與塊存儲器相比,它更易于根據不同的算法結構進(jìn)行裁減,便于并行算法的設計實(shí)現。將分布式存儲器技術(shù)與分布式計算(DA)技術(shù)結合起來(lái)可以實(shí)現高性能運算。
2.5 流水線(xiàn)技術(shù)
采用流水線(xiàn)技術(shù),將復雜的運算劃分到多個(gè)時(shí)鐘完成,提高了系統的總處理能力,而且采用這種技術(shù)所利用的資源代價(jià)是很小的。
2.6 FPGA與ASIC技術(shù)的融合趨勢
Altera 的Excalibar內嵌了ARM922T 32位 RISC處理器,Xilinx 的Virtex-II PRO也內嵌了一個(gè)或多個(gè)PowerPC(IBM405)的核, 除此之外,內嵌不同數量的硬件乘法器或乘加器的芯片已經(jīng)可以買(mǎi)到。
2.7 模塊化設計
2000年9月Xilinx公司推出的Modular Design工具為FPGA模塊化設計更提供了便利,提高了設計重用性,也更利于團隊合作大型設計。
2.8 支持多種標準總線(xiàn)接口,更易于實(shí)現通用硬件平臺
如600百萬(wàn)門(mén)的FPGA已經(jīng)面市,它同時(shí)支持多種標準總線(xiàn)接口,如LVDS, LDT, CompactPCI, RapidIO等。這就意味著(zhù)我們可能以更小的接口設計開(kāi)銷(xiāo)來(lái)獲取更高的系統性能。而采用大規模FPGA芯片使得計算單元之間的通信減少,提高了系統的可靠性。
2.9 加密技術(shù)
Xilinx Virtex-II 系列FPGA內部已集成了片上DES或triple DES加密技術(shù),它是一種對稱(chēng)加密算法,DES加密密鑰為56bit, 從而使設計具有更好的保密性。
2.11 強大的時(shí)鐘綜合能力
新一代Virtex-II系列FPGA具備強大的系統時(shí)鐘管理的能力,并采用DSS(數字擴頻技術(shù))有效降低EMI。
雖然FPGA在實(shí)現卷積編碼器等復雜邏輯功能上已經(jīng)有比較成熟的設計,但基于性?xún)r(jià)比考慮,用FPGA實(shí)現大量復雜計算方面目前還有很大的缺陷。隨著(zhù)分布式計算(DA)技術(shù)的應用,以及日趨明顯的FPGA與ASIC技術(shù)的融合趨勢,用可重配置邏輯器件構成軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)實(shí)現平臺將會(huì )成為不可逆轉的趨勢。本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/157619.htm
3.軟件無(wú)線(xiàn)電計算體系結構的初步考慮
在軟件無(wú)線(xiàn)電結構體系的構建中,基帶信號處理器常常有需要求解大量多維線(xiàn)性方程組的運算,這類(lèi)運算通常迭代性較高,人們一般認為較難于在現場(chǎng)可編程邏輯陣列中以較高的性能價(jià)格比來(lái)實(shí)現,而傾向于用DSP來(lái)實(shí)現,由此,人們不得不將一個(gè)完整的運算模塊劃分成多個(gè)運算子模塊,即對性能要求較高的并行性運算放在FPGA中實(shí)現,而將迭代性較高的運算放在DSP中實(shí)現。由此帶來(lái)了一系列負面效應,最突出的就是增加了模塊間數據通信所帶來(lái)的開(kāi)銷(xiāo),降低了系統性能。因而有必要深入研究軟件無(wú)線(xiàn)電計算體系結構,大唐移動(dòng)等公司已投入到相關(guān)的研究中,并提出多項專(zhuān)利。由于無(wú)線(xiàn)通信中不斷改進(jìn)的性能更高的智能天線(xiàn)和聯(lián)合檢測算法要求更高的基帶處理能力和速度,目前性能最高的數字信號處理器(DSP)或專(zhuān)用芯片(ASIC)還不能實(shí)現過(guò)于復雜的實(shí)時(shí)處理。因而有必要尋求性能更高的并可以在線(xiàn)重配置的處理方法。
綜上所述,為了使移動(dòng)通信系統具有更高的容量和更好的性能,一方面,必須找到一種簡(jiǎn)單且便于實(shí)時(shí)計算的算法,另一方面,要找到實(shí)施該算法的計算體系結構,如實(shí)施迭代算法的方法和計算體系結構,以便于進(jìn)一步提高基帶處理能力,并獲得良好的效果。
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