面向ASIC设计的单载波超宽带信道均衡研究

单载波超宽带通信系统的均衡在芯片实现中面临高吞吐率、高性能和低复杂度三方面问题。该文首先比较了最大似然均衡（MLSE）、线性均衡（LE）、判决反馈均衡（DFE）及单载波频域均衡（SC-FDE）在性能、复杂度及高速化实现上的优缺点,并综合考虑SC-UWB系统这一特殊的应用场景最终选择了DFE。然后针对DFE算法中的三个关键参数——前馈阶数Nf,反馈阶数Nb及判决延迟D,提出了一种实际系统中有效且实用的参数优化设计策略,最后仿真证明了优化策略的实用性和有效性。     

SRAM型FPGA中SEM IP核的验证与自动注错方法

星载设备长时间工作在空间环境中,宇宙中的带电粒子会造成器件功能异常,产生存储器软错误,严重时会损坏硬件电路.为模拟辐照环境对器件的影响,利用Xilinx公司的软错误缓解(SEM)控制器IP核,搭建了基于Xilinx Kintex-7的验证与测试平台,完成对SEM IP核的功能验证.为提高测试效率,设计了基于上述平台的自动注错方法.经过验证,该方法能够达到预期的帧地址覆盖率.实验结果表明,SEM IP核具备软错误注入与缓解功能,自动注错方法有利于此IP核的实际应用.     

低存储高速可重构LDPC码译码器设计及ASIC实现

在星上应用中,能够融合多种标准的可重构低密度奇偶校验(LDPC)码译码器受到越来越广泛地关注。然而,由于星上存储资源受限以及空间辐射效应对存储器的影响,传统需要消耗大量存储资源的可重构LDPC译码器很难适用于星上高速信号处理。该文提出一种新颖的可重构译码器架构,通过分层流水线迭代实现高吞吐率,通过结合不同LDPC码字的结构特点实现低复杂度的可重构译码,通过简化存储迭代传递信息以及信道对数似然比(LLR)信息节省存储空间。流片实现结果表明,在台积电(TSMC)0.13 mm工艺下,单路译码器最高可达1.5 Gbps的吞吐率,占用7.8 mm2的硅片面积,最高节省40%的存储资源。     

高速单载波超宽带系统中Rake接收机的设计

针对长多径时延扩展环境下的直接序列扩频单载波超宽带系统,提出了一种全数字Rake接收机的分级实现的设计方法。该设计方法利用两级移位寄存器和两级多路选择器实现Rake接收机的多径分离部分。与传统的Rake接收机设计相比,此文提出的等效方案可以有效地降低硬件资源消耗,避免布线拥塞,适合于采用现场可编程门阵列(FPGA)和专用集成电路(ASIC)实现。而且,该设计可以在传输过程中灵活选择多径分量以满足跟踪定时偏差的要求。此外,还给出了基于SMIC 0.18μm CMOS工艺下的超宽带接收机版图。     

超宽带高速卷积译码器设计与实现

超宽带系统卷积译码器在芯片实现中面临高速率、低功耗的挑战,本文在分析比较了多种Viterbi译码算法和结构的基础上,提出了一种适合芯片实现的并行回溯的译码器结构。该结构通过牺牲30%的存储资源以增加并行回溯分支,从而译码器工作时钟降至传统结构的一半。仿真和测试表明,该译码器在没有损失性能的情况下,单个译码模块速率可达到220Mbps,延时只有2.4μS,可支持低延时的突发模式。     

基于Nak-Only握手协议的WUSB系统的设计

在WUSB系统的设计中,针对ACK等短数据包在物理层是定长数据包时会浪费带宽的问题,提出了一种Nak-Only握手协议,其主要思想是通过一种消极等待机制来代替ACK的传输,从而节省了过长握手包造成的带宽浪费。这种方案在实现中需要WUSB物理层的收发转换延迟具有良好的稳定性,但在收发转换延迟跳动较大的情况下,也可以用发送端缓存3个数据包的方法来避免数据包丢失。通过仿真验证了Nak-Only握手协议会对WUSB带来吞吐率上的提升,效果可以接近物理层支持理想变长数据包时的性能。