Flot de conception système sur puce pour radio logicielle

par Guangye Tian

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Daniel Etiemble.

Le président du jury était Alain Mérigot.

Le jury était composé de Daniel Etiemble, Alain Mérigot, Omar Hammami.

Les rapporteurs étaient Smail Niar, Guy Gogniat.


  • Résumé

    La Radio Logicielle (SDR) est une radio dont les transformations de la forme d’onde, modulation, démodulation des signaux d’un système radio sont mises en œuvre par du logiciel plutôt que par du matériel à fonctionnalité spécifique. Avec cette approche, l’adaptation du système à une autre norme de communication, ou même l’évolution vers une technologie plus récente peuvent être réalisés par mise à jour du logiciel sans remplacement du matériel qui serait long et coûteux. L’architecture de communication logicielle (Software Communication Architecture, SCA), est une architecture ouverte largement acceptée pour les projets de SDR. La spécification SCA minimise le coût de portage des applications en fournissant une couche d’abstraction qui rend transparentes les méthodes spécifiques de chaque système. Dans cette thèse, on s’intéresse au développement et à la programmation d’une plateforme SDR conforme à SCA.Les nouvelles plateformes de SDR sont en général implémentées sur des plateformes multiprocesseurs système sur puce (MPSoC) exploitant ses importantes ressources de calculs avec une bonne efficacité énergique. Les possibilités d’un rapide développement, déploiement et vérification des logiciels embarqués parallèles sur ces nouvelles plateformes MPSoC sont autant de points clés pour satisfaire les objectifs de performance tout en respectant les délais de mise à disposition sur le marché et le coût de développement.On a proposé un flot de conception pour la SDR avec l’exploration architecturale systématique et l’optimisation multi-objective utilisant le modèle de programmation hybride (distribué client/serveur + parallèle).On a étudié aussi la synthèse de topologie de réseau-sur-puce (PSTRP) qui est une partie du flot de conception. Le problème de la synthèse de la topologie du réseau-sur-puce peut se modéliser sous forme de programme linéaire en nombres entiers. Les résultats montrent que les contraintes d’implémentation, comme la hiérarchie du réseau sur puce, doivent être prises en compte pour obtenir un résultat à la fois mathématiquement optimisé et électroniquement réalisable.

  • Titre traduit

    System-on-chip design flow for Software Defined Radio


  • Résumé

    The Software Defined Radio (SDR) is a reconfigurable radio whose functionality is controlled by software, which greatly enhances the reusability and flexibility of waveform applications. The system update is also made easily achievable through software update instead of hardware replacement. The Software Communication Architecture (SCA), on the other hand, is an open architecture framework which specifies an Operating Environment (OE) in which waveform applications are executed. A SCA compliant SDR greatly improves the portability, reusability and interoperability of waveforms applications between different SDR implementations.The multiprocessor system on chip (MPSoC) consisting of large, heterogeneous sets of embedded processors, reconfiguration hardware and network-on-chip (NoC) interconnection is emerging as a potential solution for the continued increase in the data processing bandwidth, as well as expenses for the manufacturing and design of nanoscale system-on-chip (SoC) in the face of continued time-to-market pressures.We studied the challenges of efficiently deploying a SCA compliant platform on an MPSoC. We conclude that for realizing efficiently an SDR system with high data bandwidth requirement, a design flow with systematic design space exploration and optimization, and an efficient programming model are necessary. We propose a hybrid programming model combining distributed client/server model and parallel shared memory model. A design flow is proposed which also integrates a NoC topology synthesis engine for applications that are to be accelerated with parallel programming and multiple processing elements (PEs). We prototyped an integrated SW/HW development environment in which a CORBA based integrated distributed system is developed which depends on the network-on-chip for protocol/packet routing, and software components are deployed with unified interface despite the underlying heterogeneous architecture and os; while the hardware components (processors, IPs, etc) are integrated through interface conforming to the Open Core Protocol (OCP).


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