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

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.