Evaluointi 4G-järjestelmien tutkimukseen soveltuvista laskenta-alustoista: Diplomityö

Juha Korpi

Research output: ThesisMaster's thesisTheses

Abstract

Tässä työssä on tutkittu VTT:n neljännen sukupolven langattomien tietoliikennejärjestelmien tutkimukseen soveltuvia kaupallisia laskenta-alustoja. Laskenta-alustaa tarvitaan, sillä 4G-järjestelmien kantataajuusmodeemin toimintaa kuvaavat tietokonesimuloinnit ovat hitaita, eivätkä yleensä kuvaa järjestelmää riittävän tarkasti. Työssä on esitelty laskenta-alustoilta vaadittavat ominaisuudet ja arvio 4G-järjestelmän vaatimasta laskentakapasiteetista. Viime vuosina FPGA-piirien koot ovat kasvaneet ja lisäksi piireihin on saatu integroitua yhä enemmän sulautettuja lohkoja, kuten kovokertojia. FPGA-suunnitteluohjelmistojen kehittyminen on myös helpottanut suunnittelua. Prosessoripohjaisessa laskennassa puolestaan on siirrytty käyttämään useita rinnakkaisia prosessoreita ja prosessoriverkostoja. Tässä tutkimuksessa on pohdittu molempien laskutapojen soveltuvuutta laskenta-alustaksi 4G-järjestelmien tutkimukseen. Osana tätä työtä on esimerkkitutkimus, jossa on toteutettu 4G-moniantennijärjestelmien dekoodaukseen soveltuvia VHDL-lohkoja. Näiden lohkojen avulla vastaanottimessa pystytään erottelemaan eri lähetinantenneilta lähetetyt datavirrat toisistaan. Kiinteän pisteen laskennalla toteutetut lohkot toimivat samalla tarkkuudella kuin liukulukusimuloinnitkin ja mahtuvat hyvin keskikokoiselle FPGA-piirille. Esimerkkitutkimuksen kautta on pohdittu myös erilaisten työkalujen ja ohjelmistojen käyttöä FPGA-suunnittelun apuna. Esiteltyjen tietojen pohjalta tarkempaan laskenta-alustojen evaluointiin on valittu kuuden valmistajan alustat, joista neljä perustuu puhtaasti FPGA-piireihin, yksi FPGA-piireihin ja DSP-prosessoreihin sekä yksi moniprosessoriverkostoihin. Tutkimuksessa on todettu, että jokainen näistä alustoista soveltuu 4G-tutkimuksen laskenta-alustaksi, mutta VTT:n käyttötarkoitukseen on Lyrtech:n tarjoama laitteisto valittu perustellusti parhaaksi.
Original languageFinnish
QualificationMaster Degree
Awarding Institution
  • University of Oulu
Place of PublicationOulu
Publisher
Publication statusPublished - 2008
MoE publication typeG2 Master's thesis, polytechnic Master's thesis

Cite this

@phdthesis{b2c3c806a9fc4e48b3c70a33ac778ac8,
title = "Evaluointi 4G-j{\"a}rjestelmien tutkimukseen soveltuvista laskenta-alustoista: Diplomity{\"o}",
abstract = "T{\"a}ss{\"a} ty{\"o}ss{\"a} on tutkittu VTT:n nelj{\"a}nnen sukupolven langattomien tietoliikennej{\"a}rjestelmien tutkimukseen soveltuvia kaupallisia laskenta-alustoja. Laskenta-alustaa tarvitaan, sill{\"a} 4G-j{\"a}rjestelmien kantataajuusmodeemin toimintaa kuvaavat tietokonesimuloinnit ovat hitaita, eiv{\"a}tk{\"a} yleens{\"a} kuvaa j{\"a}rjestelm{\"a}{\"a} riitt{\"a}v{\"a}n tarkasti. Ty{\"o}ss{\"a} on esitelty laskenta-alustoilta vaadittavat ominaisuudet ja arvio 4G-j{\"a}rjestelm{\"a}n vaatimasta laskentakapasiteetista. Viime vuosina FPGA-piirien koot ovat kasvaneet ja lis{\"a}ksi piireihin on saatu integroitua yh{\"a} enemm{\"a}n sulautettuja lohkoja, kuten kovokertojia. FPGA-suunnitteluohjelmistojen kehittyminen on my{\"o}s helpottanut suunnittelua. Prosessoripohjaisessa laskennassa puolestaan on siirrytty k{\"a}ytt{\"a}m{\"a}{\"a}n useita rinnakkaisia prosessoreita ja prosessoriverkostoja. T{\"a}ss{\"a} tutkimuksessa on pohdittu molempien laskutapojen soveltuvuutta laskenta-alustaksi 4G-j{\"a}rjestelmien tutkimukseen. Osana t{\"a}t{\"a} ty{\"o}t{\"a} on esimerkkitutkimus, jossa on toteutettu 4G-moniantennij{\"a}rjestelmien dekoodaukseen soveltuvia VHDL-lohkoja. N{\"a}iden lohkojen avulla vastaanottimessa pystyt{\"a}{\"a}n erottelemaan eri l{\"a}hetinantenneilta l{\"a}hetetyt datavirrat toisistaan. Kiinte{\"a}n pisteen laskennalla toteutetut lohkot toimivat samalla tarkkuudella kuin liukulukusimuloinnitkin ja mahtuvat hyvin keskikokoiselle FPGA-piirille. Esimerkkitutkimuksen kautta on pohdittu my{\"o}s erilaisten ty{\"o}kalujen ja ohjelmistojen k{\"a}ytt{\"o}{\"a} FPGA-suunnittelun apuna. Esiteltyjen tietojen pohjalta tarkempaan laskenta-alustojen evaluointiin on valittu kuuden valmistajan alustat, joista nelj{\"a} perustuu puhtaasti FPGA-piireihin, yksi FPGA-piireihin ja DSP-prosessoreihin sek{\"a} yksi moniprosessoriverkostoihin. Tutkimuksessa on todettu, ett{\"a} jokainen n{\"a}ist{\"a} alustoista soveltuu 4G-tutkimuksen laskenta-alustaksi, mutta VTT:n k{\"a}ytt{\"o}tarkoitukseen on Lyrtech:n tarjoama laitteisto valittu perustellusti parhaaksi.",
author = "Juha Korpi",
note = "CA2: TK703 OH: diplomity{\"o} S{\"a}hk{\"o}- ja tietotekniikan osasto; Elektroniikan koulutusohjelma",
year = "2008",
language = "Finnish",
publisher = "University of Oulu",
address = "Finland",
school = "University of Oulu",

}

Korpi, J 2008, 'Evaluointi 4G-järjestelmien tutkimukseen soveltuvista laskenta-alustoista: Diplomityö', Master Degree, University of Oulu, Oulu.

Evaluointi 4G-järjestelmien tutkimukseen soveltuvista laskenta-alustoista : Diplomityö. / Korpi, Juha.

Oulu : University of Oulu, 2008.

Research output: ThesisMaster's thesisTheses

TY - THES

T1 - Evaluointi 4G-järjestelmien tutkimukseen soveltuvista laskenta-alustoista

T2 - Diplomityö

AU - Korpi, Juha

N1 - CA2: TK703 OH: diplomityö Sähkö- ja tietotekniikan osasto; Elektroniikan koulutusohjelma

PY - 2008

Y1 - 2008

N2 - Tässä työssä on tutkittu VTT:n neljännen sukupolven langattomien tietoliikennejärjestelmien tutkimukseen soveltuvia kaupallisia laskenta-alustoja. Laskenta-alustaa tarvitaan, sillä 4G-järjestelmien kantataajuusmodeemin toimintaa kuvaavat tietokonesimuloinnit ovat hitaita, eivätkä yleensä kuvaa järjestelmää riittävän tarkasti. Työssä on esitelty laskenta-alustoilta vaadittavat ominaisuudet ja arvio 4G-järjestelmän vaatimasta laskentakapasiteetista. Viime vuosina FPGA-piirien koot ovat kasvaneet ja lisäksi piireihin on saatu integroitua yhä enemmän sulautettuja lohkoja, kuten kovokertojia. FPGA-suunnitteluohjelmistojen kehittyminen on myös helpottanut suunnittelua. Prosessoripohjaisessa laskennassa puolestaan on siirrytty käyttämään useita rinnakkaisia prosessoreita ja prosessoriverkostoja. Tässä tutkimuksessa on pohdittu molempien laskutapojen soveltuvuutta laskenta-alustaksi 4G-järjestelmien tutkimukseen. Osana tätä työtä on esimerkkitutkimus, jossa on toteutettu 4G-moniantennijärjestelmien dekoodaukseen soveltuvia VHDL-lohkoja. Näiden lohkojen avulla vastaanottimessa pystytään erottelemaan eri lähetinantenneilta lähetetyt datavirrat toisistaan. Kiinteän pisteen laskennalla toteutetut lohkot toimivat samalla tarkkuudella kuin liukulukusimuloinnitkin ja mahtuvat hyvin keskikokoiselle FPGA-piirille. Esimerkkitutkimuksen kautta on pohdittu myös erilaisten työkalujen ja ohjelmistojen käyttöä FPGA-suunnittelun apuna. Esiteltyjen tietojen pohjalta tarkempaan laskenta-alustojen evaluointiin on valittu kuuden valmistajan alustat, joista neljä perustuu puhtaasti FPGA-piireihin, yksi FPGA-piireihin ja DSP-prosessoreihin sekä yksi moniprosessoriverkostoihin. Tutkimuksessa on todettu, että jokainen näistä alustoista soveltuu 4G-tutkimuksen laskenta-alustaksi, mutta VTT:n käyttötarkoitukseen on Lyrtech:n tarjoama laitteisto valittu perustellusti parhaaksi.

AB - Tässä työssä on tutkittu VTT:n neljännen sukupolven langattomien tietoliikennejärjestelmien tutkimukseen soveltuvia kaupallisia laskenta-alustoja. Laskenta-alustaa tarvitaan, sillä 4G-järjestelmien kantataajuusmodeemin toimintaa kuvaavat tietokonesimuloinnit ovat hitaita, eivätkä yleensä kuvaa järjestelmää riittävän tarkasti. Työssä on esitelty laskenta-alustoilta vaadittavat ominaisuudet ja arvio 4G-järjestelmän vaatimasta laskentakapasiteetista. Viime vuosina FPGA-piirien koot ovat kasvaneet ja lisäksi piireihin on saatu integroitua yhä enemmän sulautettuja lohkoja, kuten kovokertojia. FPGA-suunnitteluohjelmistojen kehittyminen on myös helpottanut suunnittelua. Prosessoripohjaisessa laskennassa puolestaan on siirrytty käyttämään useita rinnakkaisia prosessoreita ja prosessoriverkostoja. Tässä tutkimuksessa on pohdittu molempien laskutapojen soveltuvuutta laskenta-alustaksi 4G-järjestelmien tutkimukseen. Osana tätä työtä on esimerkkitutkimus, jossa on toteutettu 4G-moniantennijärjestelmien dekoodaukseen soveltuvia VHDL-lohkoja. Näiden lohkojen avulla vastaanottimessa pystytään erottelemaan eri lähetinantenneilta lähetetyt datavirrat toisistaan. Kiinteän pisteen laskennalla toteutetut lohkot toimivat samalla tarkkuudella kuin liukulukusimuloinnitkin ja mahtuvat hyvin keskikokoiselle FPGA-piirille. Esimerkkitutkimuksen kautta on pohdittu myös erilaisten työkalujen ja ohjelmistojen käyttöä FPGA-suunnittelun apuna. Esiteltyjen tietojen pohjalta tarkempaan laskenta-alustojen evaluointiin on valittu kuuden valmistajan alustat, joista neljä perustuu puhtaasti FPGA-piireihin, yksi FPGA-piireihin ja DSP-prosessoreihin sekä yksi moniprosessoriverkostoihin. Tutkimuksessa on todettu, että jokainen näistä alustoista soveltuu 4G-tutkimuksen laskenta-alustaksi, mutta VTT:n käyttötarkoitukseen on Lyrtech:n tarjoama laitteisto valittu perustellusti parhaaksi.

M3 - Master's thesis

PB - University of Oulu

CY - Oulu

ER -