【摘要】：經(jīng)過二十多年的發(fā)展,移動通信技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步,從早期的GSM系統(tǒng)到現(xiàn)在的LTE系統(tǒng),但是也造成了多種移動通信系統(tǒng)共存的局面。如何能低成本地實現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)制式共存,成為了業(yè)界研究的課題。隨著功耗的降低,加上高性能和編程靈活性的優(yōu)點,利用基于X86架構(gòu)的通用處理器實現(xiàn)通信系統(tǒng)吸引越來越多的研究人員。本文即是探究利用基于X86架構(gòu)的通用處理器實現(xiàn)LTE系統(tǒng)的可能性。本文的主要內(nèi)容包括以下三個部分:(1)首先簡要介紹了LTE系統(tǒng)上行信道處理過程,并基于通用處理器利用C語言進(jìn)行了實現(xiàn)。經(jīng)過上千次測試,計算出各個處理模塊的的平均處理時間,確定了兩個最耗時的模塊:傳輸預(yù)編碼模塊和Turbo譯碼模塊。為了縮短程序的運(yùn)行時間,研究了基于X86架構(gòu)的程序優(yōu)化方法:X86的SSE并行計算指令集優(yōu)化和查表法優(yōu)化。(2)傳輸預(yù)編碼的數(shù)學(xué)原理即是離散傅里葉變換(DFT)。由于直接DFT算法需要大量的乘加運(yùn)算,因此結(jié)合LTE系統(tǒng)傳輸預(yù)編碼模塊的特點,設(shè)計了基數(shù)為2,3,4和5的混合基快速傅里葉變換(FFT)算法。以長度為300的DFT為例,介紹了混合基算法的實現(xiàn)流程,并詳細(xì)介紹了利用SSE指令實現(xiàn)長度為3的DFT計算,最后對SSE指令實現(xiàn)的混合基FFT算法進(jìn)行性能驗證。(3)研究了Turbo譯碼的MAP系列算法的推導(dǎo)過程,進(jìn)而研究了基于MAXLOG-MAP算法的并行譯碼算法。利用Matlab對基于MAX-LOG-MAP算法的Turbo并行譯碼算法進(jìn)行了仿真,確定了迭代次數(shù)和量化方案。介紹了turbo并行譯碼算法實現(xiàn)框架,并對分支度量、前向度量、后向度量和對數(shù)似然比的并行實現(xiàn)中SSE指令的應(yīng)用進(jìn)行了具體分析。最后對turbo并行譯碼算法的性能進(jìn)行了驗證。
[Abstract]:After more than 20 years of development, mobile communication technology has made great progress, from the early GSM system to the present LTE system, but also caused the coexistence of a variety of mobile communication systems. How to realize the coexistence of multiple network standards at low cost has become a research topic in the industry. With the decrease of power consumption and the advantages of high performance and programming flexibility, it is attracting more and more researchers to implement communication systems using universal processors based on X86 architecture. This article explores the possibility of using a general purpose processor based on X 86 architecture to implement a LTE system. The main contents of this paper include the following three parts: (1) the uplink channel processing process of LTE system is introduced briefly and implemented by C language based on general purpose processor. After thousands of tests, the average processing time of each processing module is calculated, and the two most time-consuming modules are determined: the transmission precoding module and the Turbo decoding module. In order to shorten the running time of the program, the optimization methods of program optimization based on X86 architecture, SSE parallel computing instruction set optimization and look-up table method, are studied. (2) the mathematical principle of transmission precoding is discrete Fourier transform (DFT). Because direct DFT algorithm needs a lot of multiplication and addition operation, a hybrid base fast Fourier transform (FFT) algorithm with cardinality of 2 ~ 3 ~ 4 and 5 is designed according to the characteristics of transmission precoding module in LTE system. Taking DFT with length 300 as an example, the realization flow of hybrid basis algorithm is introduced, and the realization of DFT calculation with length 3 by using SSE instruction is introduced in detail. Finally, the hybrid base FFT algorithm implemented by SSE instructions is verified. (3) the derivation process of MAP series algorithm for Turbo decoding is studied, and then the parallel decoding algorithm based on MAXLOG-MAP algorithm is studied. The Turbo parallel decoding algorithm based on MAX-LOG-MAP algorithm is simulated by Matlab, and the iteration times and quantization scheme are determined. This paper introduces the implementation framework of turbo parallel decoding algorithm, and analyzes the application of SSE instruction in the parallel implementation of branch metric, forward metric, backward metric and logarithmic likelihood ratio. Finally, the performance of turbo parallel decoding algorithm is verified.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5

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本文編號：2183380