Motivation
Drahtlose Kommunikation hält mehr und mehr Einzug in unser tägliches Leben. Mobile Geräte unterstützen immer anspruchsvollere Multimedia-Anwendungen, wie High-Definition-Television (HDTV), Video-Konferenzen oder Online-Spiele. Gleichzeitig wachsen auch die Anforderungen an die Eigenschaften des zugrundeliegenden Übertragungsverfahrens, wie hoher Datendurchsatz und geringe Latenz. In diesem Jahr soll der kommende Mobilfunkstandard, Long-Term-Evolution (LTE), mit Übertragungsraten von bis zu 300 MBit/s verabschiedet werden. Aber auch die nächste Generation - LTE-Advanced mit bis zu 1 GBit/s - steht bereits vor der Tür.
LTE-Advanced - Der Mobilfunkstandard von übermorgen
Im vom BMBF geförderten Projekt Easy-C werden Schlüsseltechnologien für die nächste Generation von Mobilfunknetzen vorangetrieben, um die Entwicklung von neuen Applikationen, wie z.B. Videostreaming und Lokalisierungsdiensten zu unterstützen. Hierbei stehen die hohen Anforderungen an effektive Ausnutzung der Übertragungsfrequenzen, geringe Latenz und hohe Fairness unter den verschiedenen Mobilfunkteilnehmern im Vordergrund.
Des Weiteren wird der Einsatz von Mehrantennensystemen mit abgestimmten Steuerungsalgorithmen sowie zellübergreifenden Kooperationstechniken untersucht, um den Datendurchsatz weiter zu erhöhen. Auf diesen Arbeitsgebieten arbeitet die Universität Paderborn mit weltweit agierenden Unternehmen, wie z.B. Vodafone oder Deutsche Telekom zusammen. Easy-C betreibt derzeit das erste zellulare LTE-Advanced-Testbett in Dresden und Berlin mit zehn Standorten und 28 Sektoren. In diesem Aufbau können innovative und zukunftsweisende Techniken direkt in der Praxis erprobt werden.
Die CoreVA-Architektur als energieeffiziente Prozessorplattform
Pipelinestruktur des VLIW-Cores
Das mobile Einsatzszenario stellt hohe Anforderungen an die zugrundeliegende Hardware der Endgeräte. Die hohe Komplexität der neuen Algorithmen erfordert eine hohe Performanz. Gleichzeitig soll eine geringe Leistungsaufnahme hohe Akkulaufzeiten ermöglichen. In Kooperation mit der Fachgruppe Programmiersprachen und Übersetzer (Professor Kastens) hat die Fachgruppe Schaltungstechnik die CoreVA-Prozessorplattform mit einem optimierenden Compiler entwickelt. Die vierfach-parallele Architektur des CoreVA erreicht trotz reduzierter Taktrate die gleiche Leistungsfähigkeit wie moderne Einzelprozessoren, zeichnet sich aber durch eine hohe Energieeffizienz aus. Bei einer Frequenz von 300 MHz und einer Leistungsaufnahme von weniger als 100mW erreicht der CoreVA einen Durchsatz von 2,4 GOPS (Milliarden Operationen pro Sekunde).
Im Rahmen von Easy-C wird dieser Prozessor durch Hardwareerweiterungen, wie z.B. Vektoreinheiten oder dedizierte Beschleuniger, an die Anforderungen von LTE-Advanced angepasst. Die Analyse der Anwendungen ermöglicht nicht nur die Anpassung der Algorithmen an die Erfordernisse mobiler Endgeräte, sondern liefert auch Hinweise für die Entwicklung zukünftiger Technologien.
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