基于FPGA的RLC用户平面加速实现

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随着移动通信领域的各项业务飞速发展,对移动通信传输的速率的要求也越来越高。HSUPA协议通过采用多码传输、HARQ、短TTI等技术能大大增强用户上行传输速率。传统的HSUPA协议主要由嵌入式CPU实现,但其存在频繁中断、存储拷贝受限和实时性不高等劣势。FPGA作为硬件电路,内部命令并行执行,具有非常强的计算能力,适合于逻辑并不复杂而计算量大的RLC子层实现。  本文来源于与企业合作的基于FPGA的HSUPA协议加速项目。主要目标是在Xilinx K7325T中实现HSUPA协议,实现6000个用户共2.4Gbps吞吐量,同时降低实时业务的转发时延,对多用户数据实现存储管理和接收缓冲。本文的研究重点是FPGA加速算法的实现。FPGA内部存储资源有限,为了实现多用户的接收缓冲需要用到外部存储,采用多级存储结构能适应不同数据的处理速率需求。对于多用户数据,采用多模块处理和按序提交和非按序提交区分处理能减少用户数据处理之间的耦合,提高处理速率。在硬件设计中采用流水线设计和预处理技术也可以实现协议处理加速。通过上述技术方案,可以实现高吞吐量、低实验和多用户的设计目标。  本文主要研究以FPGA为硬件平台实现HSUPA用户平面RLC子层加速实现。本文的第一、二章介绍了本文的研究背景,说明了采用FPGA实现RLC子层加速意义。第三章是本文重点,着重强调了为实现2.4Gbps吞吐量,50us低延时所用到的加速算法。通过采用多级存储结构、多用户切换和流水线设计等方法能实现加速目标。第四章具体介绍实现加速的具体实验过程,通过选用合适的FPGA平台和具体代码实现 RLC AM传输模式,通过仿真测试来验证FPGA实现协议的加速效果。第五章是总结和展望,概括了本次研究的成果和实现的指标,指出了不足为未来研究指明了方向。
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