基于图形处理器的同轴电缆接入系统实现方案研究

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高性能同轴电缆接入技术(HIgh performance Network Over Coax,HINOC)通信协议的制定需要实现复杂的软件算法和硬件样机。矩阵实验室(MATLAB)等软件算法设计工具运行效率低、处理数据慢;而现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)等硬件样机实现工具开发难度大、开发时间长、修改代价高。同时,HINOC系统还面临指标过高难以在市场上寻找到测试工具的问题。为了给HINOC系统寻找更高效的算法设计和硬件样机实现方法以及制作一个高性能的测试接收机,本文提出了一种基于图形处理器(GraphicsProcessing Unit,GPU)的HINOC系统研发验证方法。  论文的主要工作和贡献如下:  1、在GPU上搭建了HINOC系统基带仿真系统。(1)深入分析了HINOC系统的基带处理算法并提出了对应的GPU实现策略;(2)基于所述GPU实现策略提出并实现了多种实现方案并通过测试确定了最优方案;(3)完成了HINOC系统基带处理算法在GPU和MATLAB上的吞吐率对比测试;(4)提出了一种GPU算法模块的效率评定方法。  2、提出并实现了基于GPU的HINOC系统硬件接收机处理框架。(1)提出了一种基于多线程技术的HINOC系统接收机实现框架,使得GPU与其他硬件(高速模数转换器和下变频器)能够协同工作,达到处理硬件数据的目的;(2)基于微软基础类框架实现了上述系统框架,并提供了友好的人机交互界面。  3、搭建了基于GPU的HINOC系统接收机并完成相关测试。(1)测试了HINOC系统在GPU上和在MATLAB上系统性能的一致性,验证了基于GPU的实现方案的正确性。(2)在采用高阶调制的条件下使用同轴电缆验证了基于GPU的HINOC系统接收机的实时处理能力。
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