Motivation
Blockdiagramm eines SIMD Cores
Heutige Mobilfunkgeräte müssen eine Vielzahl unterschiedlicher Kommunikationsstandards unterstützen, um sich am Markt behaupten zu können. Momentan zählen GSM1, UMTS2 und Bluetooth zu den am weitest verbreiteten Protokollen im Mobilfunkbereich. In Zukunft werden weitere Standards, wie zum Beispiel WLAN3, DVB-H4, GPS5, WiMax6 und UWB7, folgen.
1 Global System for Mobile Communications
2 Universal Mobile Telecommunications System
3 Wireless Local Area Network
4 Digital Video Broadcasting - Handhelds
5 Global Positioning System
6 Worldwide Interoperability for Microwave Access
7 Ultra Wide Band
Konzept
Um möglichst viele Mobilfunkstandards effizient zu unterstützen, ist eine flexible Hardwarearchitektur notwendig. Eine zukunftsichere Realisierung solcher Multi-Standard Mobilfunkgeräte bietet der sogenannte Software-Defined Radio (SDR) Ansatz. Hierbei werden die Basisband-Funktionen nicht wie sonst üblich als dedizierte Hardwareblöcke, sondern durch anpassbare Software-Routinen realisiert. Da nicht alle Mobilfunkstandards gleichzeitig benutzt werden, ermöglicht die SDR-Technik einen Protokollwechsel durch dynamisches Nachladen der entsprechenden Software-Funktionen.
Umsetzung
Eine Voraussetzung für SDR ist eine leistungsfähige Prozessorplattform. Da die Algorithmen der einzelnen Funkprotokolle eine hohe Datenparallelität aufweisen, bietet sich der Einsatz von mehreren Verarbeitungseinheiten im SIMD (Single Instruction, Multiple Data) Modus an.
Im Rahmen des Projektes MuSIC-2 (Multiple SIMD Core) kooperiert das Fachgebiet Schaltungstechnik mit der 
Infineon Technologies AG bei der Entwicklung eines Multiprozessorsystems für SDR-basierte Basisbandanwendungen. Die benötigte Rechenleistung wird von einem skalierbaren SIMD Cluster zur Verfügung gestellt. Über einen Multilayer-Bus sind ein gemeinsamer Speicher, spezielle Hardware-Beschleuniger sowie die verschiedenen Funkschnittstellen angeschlossen. Ein eingebetteter Universalprozessor steuert den Ablauf der Protokollverarbeitung.
Der SIMD Cluster besteht aus mehreren SIMD Cores, welche in sich wiederum mehrere Prozessorelemente (PE) zu einem Vektorrechner vereint haben. Jedes Prozessorelement besteht aus einer digitalen Signalverarbeitungseinheit und lokalem Speicher. Der Vektorrechner innerhalb eines SIMD Cores wird von einem integrierten Kontrollprozessor gesteuert.
Blockdiagramm der Software-Defined Radio Multiprozessor-Plattform MuSIC
Ziel
Die Aufgabe des Fachgebietes Schaltungs-technik besteht in der Entwicklung und Verifikation des Kontrollprozessors sowie dem angeschlossenem Cachesystem und den Kommunikationsschnittstellen zum Vektorrechner.
Mit der im Projekt MuSIC-2 entwickelten Multiprozessorarchitektur für den SDR-basierten Einsatz in der Multi-Standard Basisbandverarbeitung entsteht eine flexible und zukunftssichere Hardware-Plattform für Mobilfunkgeräte.
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