Architectures logicielles pour la radio flexible : intégration d'unités de calcul hétérogènes

par Pierre-Henri Horrein

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Frédéric Pétrot.

Soutenue le 10-01-2012

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble) , en partenariat avec Techniques de l'Informatique et de la Microélectronique pour l'Architecture d'ordinateurs (équipe de recherche) .

Le président du jury était Olivier Sentieys.

Le jury était composé de Frédéric Pétrot, Jean-luc Danger, Franck Rousseau, Christine Hennebert, Pierre Favre.

Les rapporteurs étaient Tanguy Risset, Christophe Moy, Satnam Singh.


  • Résumé

    L'utilisation de la radio flexible permet d'envisager des réseaux sans fil évolutifs, plus efficaces et plus intelligents. Le terme «~radio flexible~» est un terme très général, qui peut s'appliquer à une implanta- tion logicielle des opérations, à une implantation matérielle adaptable basée sur des accélérateurs matériels, ou encore à des implantations mixtes. Il regroupe en fait toutes les implantations de terminaux radio qui ne sont pas figées. Les travaux réalisés durant cette thèse tournent autour de deux points. Le premier est l'utilisation des processeurs graphiques pour la radio flexible, et plus particulièrement pour la radio logicielle. Ces cibles offrent des performances impressionnantes en termes de débit brut de calcul, en se basant sur architecture massivement parallèle. Le parallélisme de données utilisé dans ces processeurs diffère cependant du parallélisme de tâches souvent exploitées dans les applications de radio logicielle. Différentes approches pour résoudre ce problème sont étudiées. Les résultats obtenus sur ce point permettent une nette amélioration du débit de calcul atteignable avec une implantation logicielle, tout en libérant le processeur pour d'autres tâches. Le deuxième point abordé dans cette étude concerne la définition d'un environnement perme- ttant de supporter différentes possibilités d'implantation de la radio flexible. Cet environnement englobe le support de la plateforme hétérogène, et la gestion des applications sur ces plateformes. Bien qu'encore expérimental, les premiers résultats obtenus avec l'environnement montrent ses capacités d'adaptation, et le rendent utilisable pour des applications radio variées sur des plateformes hétérogènes.

  • Titre traduit

    Software design for flexible radio : integration of heterogeneous computing units


  • Résumé

    The development of flexible radio leads to evolving wireless networks. This character- istic enables more efficient and smarter networks. Flexible radio is not a precise definition. It can be used to describe a software implementation of radio operations, as well as a hardware implementation based on configurable hardware coprocessors. It can also refer to heterogeneous implementations. It describes any implementation which can evolve. During this PhD, we focused on two different aspects of flexible radio. First, the use of graphi- cal processors for flexible radio (and especially software radio) is studied. These execution targets enable impressive performances, when studying raw attainable processing throughput, through the use of massively parallel architectures. The problem is that the data parallelism exhibited by these processors does not match the task parallelism of software radio applications. Different approaches to correct this mismatch are studied in this work. The displayed results show an improvement in the at- tainable software implementation, while letting the processor process other tasks. The other issue addressed in this work is the definition of an environment able to support dif- ferent implementation choices for flexible radio. Support for multiple implementations includes heterogeneous platforms support, as well as application management on these platforms. While this environment is still in early development stage, preliminary results demonstrate its adaptabil ity, and eases development of applications on different heterogeneous platforms.


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