采用分布式算法的高速FIR滤波器ASIC设计

对DA算法的FIR滤波器和传统乘加结构FIR滤波器的性能进行了比较,介绍了改进DA算法的原理;对分别采用FPGA和芯片实现的DA算法高速FIR滤波器的性能指标进行了比较;介绍了ASIC芯片设计时存储器的可测性设计方法,以及存储器对布局布线策略的影响。最后,给出了版图形式的设计结果及电路验证信号波形。

三维片上网络拓扑研究

三维片上网络是集成电路领域的新技术,用于解决目前片上系统集成度越来越高所面临的通信瓶颈。本文介绍了当前三维片上网络的拓扑和相关技术,提出了三种新型的基于DeBruijn图的拓扑,并对各种拓扑的性能参数进行了比较。

建立在De Bruijn图架构上的三维片上网络设计

提出一种基于De Bruijn图的新型三维片上网络架构方式,利用De Bruijn图直径短、路由简单及容错等特性,实现三维片上网络水平面网络和虚平面网络相结合的分层架构与容错路由算法。利用仿真,在均匀流量和热点流量模型下将该架构与传统架构进行仿真与性能比较,结果表明,与传统的3D_Mesh、XNoTs等架构相比,基于De Bruijn图的三维片上网络架构方式具有较小的网络平均延时与良好的可扩展性。

基于网络编码的无线NoC多播映射

具有高带宽、QoS保障和广播等优点的无线片上网络(NoC)能为通信信号系统的多核并行处理提供平台,而网络编码能够以较小功耗开销为代价显著提高NoC的传输效率。本文从通信信号系统的多播特性与需求出发,为无线NoC建立合适的架构与映射模型,在多约束条件下设计满足网络吞吐率性能最大化及核间通信延时、数据传输和编码功耗等开销最小化的任务映射与网络编码技术联合优化方法,实现了任务的高效并行与多处理核的协同工作。实验表明,本文提出的网络架构及映射算法与传统方式相比能节约6%的功耗,得到16%的吞吐率增益,并且路由节点硬件实现复杂度低。

面向实时复杂系统的基于片上网络多核平台的映射技术研究

为了提高通信与信号处理系统向片上网络(NoC)平台映射的性能,提出一种面向系统能耗和响应时间的新型NoC映射模型。该模型改进了传统映射算法中能耗的计算方法,同时考虑交换网络的能耗和处理节点的能耗,采用多对多映射技术,在带宽约束的基础上,结合复杂通信系统特有的注入率、迭代边界等约束,同时优化能耗和响应时间,提高了映射算法的实用性。仿真实例证明,该映射模型得到的优化方案能降低约15%的系统能耗,能够获得综合的最优性能。

面向无线NoC平台的拓扑与映射联合设计

传统NoC映射算法基于拓扑是确定的,无法为具体应用动态选择最优拓扑。无线NoC具有互联简单、低功耗、低延时、多播和动态带宽分配等突出优点。利用灵活的网络接入特性,提出面向无线NoC平台的拓扑与映射联合设计算法,采用改进的能耗模型,结合实时复杂系统特有的注入率、迭代边界等约束,以最小化延时和功耗为目标,同时对拓扑和映射进行优化。通过对无线通信系统——MIMO-OFDM收发端进行建模与仿真,证明该算法较之传统映射算法有明显的性能提升。

片上网络业务量的自相似性分析及模型研究

进行片上网络的架构、映射、流控与服务质量(Quality of Service,QoS)等研究时,迫切需要一个准确的业务量模型用于延时分析与测试验证,以保证设计的性能。而现有的基于马尔科夫模型和回归模型的短程相关模型无法准确地描述业务量的突发性和分形特性,不适用于基于流水的通信信号处理片上系统(System on Chip,SoC)芯片。为了解决这个问题,通过理论与实验相结合的方法,研究了网络拓扑、任务流图、映射对业务量自相似性的影响,根据通信系统的信号处理特点建立了多处理器片上系统(Multi-core Processing System on Chip,MPSoC)数据关联模型,利用典型DSP系统进行建模实验,用实测的业务量Hurst参数拟合数据关联模型参数与Hurst参数的经验函数关系式,建立了用MPSoC数据关联模型预测和估计业务量Hurst参数的方法。实验表明,采用该业务量模型估计的Hurst参数与其真实值误差较小,能较准确地描述业务量的自相似性。

多速率信号处理的设计与实现

多速率信号处理是软件无线电的理论基础,该文介绍了一种高效的多速率信号处理方法,即采用CIC滤波器、HB滤波器、FIR滤波器和多相滤波器等实现抽取和内插以达到改变信号速率的目的。文中介绍了各种滤波器的基本原理,分析了设计实现时需要注意的问题,并给出了采用这种多速率信号处理方法实现数字下变频的设计结果。

多核阵列的任务调度技术研究

随着信号处理的复杂度的增加,多核并行架构成为数字信号系统的有效解决方案。主要研究了面向数字信号处理系统的无线多核阵列的任务调度问题。从数字信号处理系统与无线多核阵列的性能和开销要求出发,以功耗、热分布以及延时为优化目标,设计出相应的功耗、热均衡评估与延时模型,作为多目标优化算法的目标函数。同时,在NSGA-II算法的基础上改进拥挤策略与初始种群,并设计新的适应度函数,兼顾3个优化目标的性能,增加探索到更优解的可能性。最后,在无线多核阵列平台上采用多种任务图进行仿真,验证了所提算法的有效性与优越性。

面向实时数字信号系统关键链路延时的NoC映射方法研究

该文在面向功耗优化的经典NoC设计平台和映射算法基础上,针对实时数字信号处理电路固有的实时性特征,提出了一种新的面向最小化系统关键链路延时的NoC自主映射模型MM-Map。该模型在满足处理单元处理容限和链路带宽的约束下,采用基本遗传算法完成延时目标的优化求解。实验结果表明,该模型能节约一定硬件资源的消耗,得到近似全局最优延时解,映射过程简单,收敛效果好。

基于NoC架构的软件无线电验证平台设计

软件无线电技术可以满足新一代无线通信系统对可扩展性、可重配置性以及可升级性的要求,并且能够解决各种通信体制之间的兼容性等问题,因而被认为是未来移动通信的关键技术之一。本文设计了一个基于NoC架构的软件无线电验证平台。该平台的硬件部分是一个16节点的4×42-DmeshNoC多核结构,NoC底层采用虫洞交换、确定路由、输出缓存队列(Virtual Output Queue,VOQ)机制,以及全新设计的网络接口(Network Interface,NI)完成硬件底层和处理器核之间的数据交互。通过改变运行在处理器核上的软件代码可以实现各种无线电收发系统的功能。根据正交频分复用(OFDM)基带收发系统在该验证平台上的验证与实现,证明本设计是一个高效、可靠、灵活的软件无线电验证平台。

用于NoC映射的EDA工具设计

片上网络(NoC)作为解决片上系统(SoC)复杂通信问题的新的范例,受到了工业界和学术界的广泛重视。为了保证实时任务在片上网络上的高效运行,从任务到网络拓扑的映射问题成为NoC研究中的关键问题之一。为了得到各种条件下的不同映射结果和性能曲线,本文设计了一种通用的NoC映射EDA工具。该工具基于Matlab的GUI设计方法,具有界面友好、可重配置性、运行速度快、自动导出并存储仿真结果等特点。