基于ePUMA处理器的RS编解码程序库实现

发布时间：2017-04-29 07:00

  本文关键词：基于ePUMA处理器的RS编解码程序库实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：通信技术的飞速发展对通信设备提出了越来越高的要求，为了以较低的硬件代价实现支持多频段、多标准的通信设备，软件无线电的概念应运而生。软件无线电的基本思想是基于可编程的硬件平台实现无线通信的各种功能，通过运用不同的软件来实现对多频段、多标准的支持。 ePUMA是面向软件无线电应用开发的专用并行处理器，其指令集和体系结构均面向无线通信应用进行了优化。基于ePUMA处理器开发通信设备，可以有效提高通信设备的性能、降低设备的功耗和成本。为了提高ePUMA处理器中运行的软件的并行度和执行效率，需要将通信应用中常用的函数或功能以函数库的方式实现，在进行系统软件编译的时候，只需要直接调用这些库，从而提高系统软件的性能。 Reed-Solomon纠错码是通信中常用的信道编解码，其性能十分优越，它不仅可以纠正随机差错，而且还能同时纠正突发错误，在同等条件下，其纠错能力最强，并且具有严密的代数结构，因此RS码得到广泛应用。 然而Reed-Solomon的编解码尤其是解码算法中涉及到大量的代数运算，其中主要包括伽罗华域中的加法和乘法，因此如何实现伽罗华域加法和乘法是提高编解码性能的关键。另外如何充分利用目标处理器的硬件资源，尽可能提高编解码过程也是提高编解码器性能的关键因素。综合两方面的原因，本文采用并行处理器ePUMA实现RS编解码器，通过设计高并行度方案，提高编解码效率，并将其做成程序库的形式。 本文以通信信道编解码中RS编解码算法为研究对象，基于ePUMA处理器设计通信系统中Reed-Solomon编解码算法的程序库。本设计主要完成了以下几部分工作：首先充分利用ePUMA平台的VPE处理器上八条数据通道实现并优化RS编解码算法各部分，包括伴随式求解、BM算法、chien搜索算法以及FORNEY算法，然后对ePUMA平台提出优化方案，，包括针对有限域的乘法，异或以及大数取模提出硬件加速方案，然后经过估算，编码、伴随式求解和chien搜索等模块占用时钟周期仅为原来的38.7%、31.9%和14.9%，性能得到很大提升，此外FORNEY算法模块性能也得到一定的提升。
【关键词】：RS码 ePUMA处理器 并行编程
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 研究的背景和意义11-12
• 1.2 专用处理器12-13
• 1.3 RS 码应用领域13
• 1.4 论文结构13-15
• 第2章 RS 编解码基本原理15-29
• 2.1 信道编解码15-16
• 2.2 差错控制系统16-17
• 2.3 有限域17-18
• 2.4 RS 码18-19
• 2.5 RS 编码原理19-20
• 2.6 RS 码译码原理20-26
• 2.6.1 迭代译码算法21-22
• 2.6.2 伴随式计算22-23
• 2.6.3 BM 算法生成错误位置多项式23-24
• 2.6.4 Chien 搜索算法24-25
• 2.6.5 Forney 算法25-26
• 2.7 RS 迭代译码流程26-29
• 第3章 EPUMA 平台29-41
• 3.1 ePUMA 整体介绍30-34
• 3.1.1 总体架构30-31
• 3.1.2 存储子系统31-33
• 3.1.3 DMA33-34
• 3.2 主处理器编程介绍34-36
• 3.2.1 主处理器函数34-35
• 3.2.2 协处理器 Scalar 函数35-36
• 3.3 VPE 编程介绍36-41
• 3.3.1 VPE 基本指令格式36
• 3.3.2 数据格式36-37
• 3.3.3 VPE 寻址方式37-41
• 第4章 编解码方案设计41-61
• 4.1 有限域运算41-42
• 4.2 编码方案设计42-44
• 4.3 译码方案设计44-58
• 4.3.1 伴随式计算44-47
• 4.3.2 BM 算法求解差错定位多项式47-53
• 4.3.3 Chien 搜索算法53-55
• 4.3.4 错误值多项式计算55-56
• 4.3.5 错误值计算模块56-58
• 4.4 运行结果及分析58-61
• 4.4.1 编码器运行结果58
• 4.4.2 译码器运行结果58-61
• 第5章 编解码优化方案设计61-67
• 5.1 有限域乘法61-63
• 5.2 八项异或63-64
• 5.3 大数取模64-65
• 5.4 优化后性能分析65
• 5.5 卷积码与加密算法65-67
• 第6章 工作总结与展望67-69
• 6.1 工作总结67
• 6.2 工作建议67-69
• 结论69-71
• 参考文献71-73
• 附录一：GF (2~8 )加法运算表73-74
• 附录二：GF (2~8 )乘法运算表74-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 张建文,王宏远;Reed-Solomon码的原理和软硬件实现[J];电视技术;2001年07期

2 谭丹;聂雅琴;蒋燕妮;;高速并行Reed-Solomon编解码器[J];国外电子元器件;2008年12期

3 刘国华;刘钊;;RS译码在C64系列DSP的实现[J];实验科学与技术;2005年04期

  本文关键词：基于ePUMA处理器的RS编解码程序库实现，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：334361