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当前以LTE/LTE Advanced为代表的第4代移动通信技术(4G)已开始进入商用阶段,LTE-Advanced作为LTE标准的演进除了提供更高的极限吞吐率外还需向前兼容已有的LTE标准,呈现出如下两个方面的特点：①基带处理算法的运算密度不断加大；②协议模式多种多样。这对于以功耗和面积为重要指标的终端基带处理芯片带来了更高的设计要求,须在考虑终端芯片的性能、功耗的同时还要兼顾灵活性和升级成本因素。因此,软件定义无线电的基带处理(软基带)技术因其具有灵活性高、升级成本低等优势,逐渐取代了传统ASIC设计思路成为移动终端芯片发展的趋势。本论文对采用正交频分复用(OFDM)和多发多收(MIMO)方案的通信系统的基带算法深入分析,核心算法包括FIR滤波、快速傅里叶变换(FFT)、信道估计、MIMO检测和信道译码等,结果显示这些算法在运算量大的同时还具有很好的并行性,这为实现以矢量处理器为主导的软基带处理技术提供了可行性。为此,本论文面向移动终端的基带处理,从算法和硬件实现两个方面综合分析设计并行实现方案,并设计了矢量处理器模型。论文的研究工作主要从算法分析、矢量处理器模型设计、实现验证三个方面展开：①算法分析：针对各基带核心算法的原理、运算量需求的特点,研究了各算法的并行实现方案,如：FIR、FFT、Viterbi译码、LDPC译码算法采用算法内部数据的并行,重点解决并行实现过程中的数据访问对齐问题；MIMO信道估计、检测算法主要从任务并行的角度出发,提出了一个一致性较好的软输出算法。②矢量处理器模型设计：分析了现有主流的通信基带处理器的结构特点,包括SODA (Signal-processing On-demand Architecture)、Ardbeg、AnySP和TI的C64系列等；在此基础上结合基带算法并行化的特点和需求,提出了一种单指令多数据(SIMD)和超长指令字(VLIW)混合结构的矢量处理器模型。模型首先分析了处理器的设计参数,包括支持的数据定点长度、SIMD宽度、各个功能单元的比例；其次深入研究了处理器的硬件结构,包括算数逻辑运算单元、乘法单元、存取单元、控制和标量单元、寄存器组等；最后给出了指令集的设计和C编译器设计的方法。③实现验证：本论文提出的矢量处理器采用LISA语言进行建模仿真,得到了时钟精确的处理器仿真模型及汇编工具链,同时为处理器设计了相应的C编译器。进而通过Processor Designer生成Verilog硬件描述语言,通过ISE综合后,在ML605开发板上做了硬件验证。以FFT、FIR算法为例,验证结果显示,论文所提出的矢量处理器实现方案相较TI的C64系列处理器性能有一定提升。