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HF-Praxis 1/2012

Aus Forschung und

Aus Forschung und Technik lmec und Target präsentieren eine innovative, flexible FEC-Lösung für Software-defined-radios Imec und Target Compiler Technologies stellten eine für die Zukunft geeignete, in C programmierbare flexible FEC (Vorwärtsfehler kor rek tur)- Lösung vor, die für künftige zellulare, Konnektivitäts- und Rundfunk standards geeignet ist. Algorithm Mode Throughput (output rate) [Mbps/iteration] Generic instance (800 MHz clock frequency, 1.17 sqmm, TSMC 40nm G) Viterbi 802.11n- 64 bits 802.11n - 1,024 bits 330.3 696.6 LDPC 802.11n - Z=81 - CR 5/6 802.16e - Z=96 - CR 5/6 3,590.0 4,208.2 Turbo 3GPP - 6,144 bits - CR 1/3 541.1 LDPC specific instance (600 MHz clock frequency, 1.97 sqmmTSMC 40 nm G) LDPC 802.11n - Z=81 CR 5/6 DVB-S2/T2 - Z=360 - CR 5/6 3,365.6 9,818.2 Tabelle: Durchsatz bei verschiedenen Implementationen eines einzigen flex-FEC-Kerns IMEC www.imec.be Target Compiler Technologies www.retarget.com Diese so genannte „flexible FEC“-Lösung konkurriert im Durchsatz mit spezialisierten, für festgelegte Funktionen verdrahtete Lösungen, bietet jedoch die Flexibilität, mehrere Standards zu unterstützen – dank der Software-Programmierbarkeit. Der in C programmierbare flex FEC ASIP (ASIP = anwendungsspezifischer Prozessor mit Instruktionssatz) Schablone unterstützt LDPC (Parity Check mit niedriger Dichte), Turbo- und Viterbi- Decodierung. Imec entwickelte und optimierte die ASIP-Architektur und generierte ein passendes Software-Entwicklungskit, unter Verwendung von IP-Designer, Targets Toolkit fürASlP- Entwicklung. Liesbet Van der Perre, „Green Radio“-Programmdirektor bei imec sagte: „Um die Suche der Industrie nach gesteigerter Flexibilität und Zuverlässigkeit für ihre nächste Generation drahtloser Geräte zu unterstützen, zielt imec´s „green radio“-Programm auf die Entwicklung von Lösungen für kostengünstige, rekonfigurierbare Radios mit geringem Leistungsbedarf. Multi-Standard-FEC-Decoder werden für die Zukunft immer wichtiger, um künftige 4G-Netzwerke zu ermöglichen. Deshalb, sind wir erfreut, dass Targets IP-Designer-Werkzeugsuite das Design unserer flexiblen, C-programmierbaren FEC-Prozessorschablone ermöglichte, die volle Wiederverwendung der Hardware und eine flexible Speicher- Allokation bietet. lmecs ASIP-Architekturschablone kann für verschiedene Standards verwirklicht werden, um die Kanal-Entschlüsselung auszuführen. Verschiedene algorithmisch-architektonische Co- Optimierungen ermöglichten die Parallelisierung der Algorithmen, um die hohen Durchsatz- und Latenzanforderungen in einem flexiblen Prozessor zu erfüllen. Die Lösung erfüllt die Durchsatz- und Latenz-Spezifikationen, von Konnektivität (WLAN 802.11n, 802.11ac) über Broadcast (DVB-T2/S2, CMMB, DVB-SH) und zellulare Standards (3 GPP-LTE, 802.16 e). Die IP-Designer-Werkzeugsuite von Target Compiler ermöglichte während des Designs die architektonische Erkundung und Optimierung von imec´s flex FEC-Lösung und ermög- lichte eine schnelle Bestätigung der Wirkung von architektonischen Änderungen auf Durchsatz, Latenzzeit, Siliziumfläche und Stromverbrauch. Der IP- Designer generierte automatisch einen optimierenden C-Compiler, um die Mehrnormen-FEC- Algorithmen auf der speziellen FEC-Architektur zusammenzustellen sowie einen Befehlssatz- Simulator um den Code, der auf der Architektur läuft, auszuwerten und zu profilieren. Die flex-FEC-Schablone wurde für WLAN, WMAX, 3 GPP- LTE und DVB-S2/T22 verwirklicht. Eine mit niedrigem Stromverbrauch arbeitende Hardware-Implementation des Kerns wurde automatisch vom IP-Designer-Tool generiert, was zu einer gesamten Kern-Fläche und einem Durchsatz führte, der konkurrenzfähig zu modernsten spezialisierten Lösungen für bestimmte Funktionen ist. Die grundlegende Schablone, die sowohl turbo und LDPC-Decodierung unterstützt, kann auch direkt für LDPC-Decodierung allein zugeschnitten werden, was zu deutlichen zusätzlichen Einsparungen bei Fläche und Leistungsverbrauch führt. 6 hf-praxis 1/2012

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