面向移动通信基带算法的VLIW矢量处理器的设计.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目面向移动通信基带算法的VLIW矢量处理器的设计学科专业通信与信息系统学号201221260317作者姓名王晓东指导教师凌翔教授分类号密级注1UDC学位论文面向移动通信基带算法的VLIW矢量处理器的设计（题名和副题名）王晓东（作者姓名）指导教师凌翔教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期2015.05.13论文答辩日期2015.05.22学位授予单位和日

2、期电子科技大学2015年06月28日答辩委员会主席胡剑浩评阅人文红、傅晓宇注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。THEVLIWVECTORPROCESSORDESIGNFORMOBILETELECOMBASEBANDALGORITHMAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationandInformationSystemsAuthor:XiaodongWangAdvisor:Prof.XiangLingSchool:N

3、ationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonCommunications独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：王晓东日期：2015年05月29日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权

4、保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：王晓东导师签名：日期：2015年05月29日摘要摘要近年来，移动通信技术的发展日新月异，各种高新通信技术为4G、5G通信时代的到来提供了强大的技术保障。然而，复杂高新技术在带来更优质的通信体验的同时，也给通信处理器带来了不容小觑的运算处理压力。此外，未来很长一段时间内，移动通信领域还将继续面临多种通信标准共存，多

5、种运营模式共生的局面，而目前的通信处理器已很难在低功耗、高性能、编程灵活性三者之间寻求新的平衡。因此，针对上述的诸多问题，本文论证并设计了一款基于专用指令集的ASIP处理器，同时结合NoC片上网络单元搭建了面向第4代移动通信标准的CoMP基带通信系统。本文针对IMT-Advanced（即4G）基带通信技术中的高可并行性处理模块，如对CoMP预编码模块、信道估计均衡模块、FFT运算模块等，进行了深入的分析，针对上述基带处理算法的特点，设计了通过矢量处理实现数据级并行，通过VLIW技术实现指令级并行的具备双重并行特征的VLIW矢量处理器。在该处理器的硬件架构设

6、计方面，本文采用了改进的哈佛结构；在其指令集设计方面，借鉴MIPS经典RISC指令设计了5级流水深度的基础指令集，同时结合具体的算法特征，设计了若干专用指令对基带算法的实现进行了加速。此外，考虑到项目中VLIW矢量处理器的具体应用场景为基于NoC片上网络扩展的通信系统，本文亦设计了若干专用的协处理器单元来完成相应的对外扩展任务，并根据实际需求设计了不同的互联方案，既充分利用了各个处理器单元间的独立并发特性又满足了系统的整体时序要求。文章最后利用本文所设计的VLIW矢量处理器及其协处理器搭建了基站端系统并进行了综合验证与测试。除了借助EDA工具完成了基站端系

7、统的RTL级建模与仿真外，本文亦借助XilinxKintex7系列MIIT小型基站平台搭建了实际的CoMP基带通信演示链路，通过该演示链路的实验结果也验证了项目中采用的本文所设计的VLIW矢量处理器及其协处理器能够出色地完成移动通信基带信号处理的任务，且充分显示出了VLIW矢量处理器的运算速度快、数据吞吐率高、处理效果优良的三大特点。关键词：矢量处理器，VLIW，专用指令集，移动通信基带算法，CoMP通信IABSTRACTABSTRACTForthepastfewyears,theevolutionofmobilecommunicationtechnolo

8、gyhasbeenimprovingwitheachpassing