liu.seSearch for publications in DiVA
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Verification and FPGA implementation of a floating point SIMD processor for MIMO processing
Linköping University, Department of Electrical Engineering, Computer Engineering.
2010 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Verifiering och FPGA-implementering av en flyttalsbaserad SIMD processor för MIMO-bearbetning (Swedish)
Abstract [en]

The rapidly increasing capabilities of digital electronics have increased the demand of Software Defined Radio (SDR), which were not possible in the special purpose hardware. These enhanced capabilities come at the cost of time due to complex operations involved in multi-antenna wireless communications, one of those operations is complex matrix inversion.

This thesis presents the verification and FPGA implementation of a SIMD processor, which was developed at Computer Engineering division of Linköping university, Sweden. This SIMD processor was designed specifically for performing complex matrix inversion in an efficient way, but it can also be reused for other operations. The processor is fully verified using all the possible combinations of instructions.

An optimized firmware for this processor is implemented for efficiently inverting 4×4 matrices. Due to large number of subtractions involved in direct analytical approach, it losses stability for 4×4 matrices. Instead of this, a blockwise subdivision is used, in which 4×4 matrix is subdivided into four 2×2 matrices. Based on these 2×2 matrices, the inverse of 4×4 matrix is computed using the direct analytical approach and some other computations.

Finally, the SIMD processor is integrated with Senior processor (a controlprocessor) and synthesized on Xilinx, Virtex-4 FPGA. After this, the performance of the proposed architecture is evaluated. A firmware is implemented for the Senior which uploads and downloads data/program into the SIMD unit using both I/O and DMA.

Abstract [sv]

Den snabbt ökande prestandan hos digital elektronik har ökat behovet av Software Defined Radio (SDR), vilket inte var möjligt med tidigare hårdvara. Denna ökade förmåga kommer till priset av tidsåtgång, till följd av komplexa procedureri samband med trådlös kommunikation med flera antenner, en av dessa procedurer är komplex matrisinvertering.

Denna avhandling presenterar verifiering och FPGA implementering hos en SIMD processor, vilken har blivit utvecklad vid institutionen för datorteknik, Linköpings universitet, Sverige. Denna SIMD processor blev specifikt designad för att genomföra komplex matrisinvertering på ett effektivt sätt, men kan också användas för andra tillämpningar. Processorn har testats och verifierats för alla möjliga kombinationer av instruktioner.

En optimerad firmware för denna processor är implementerad för att effektivt invertera 4×4 matriser. På grund av att ett stort antal subtraktioner är inblandade i ett direkt analytiskt angreppssätt, så förlorar den stabilitet för 4×4 matriser. Istället används en stegvis indelning i underavdelningar, där 4×4 matrisen delasin i fyra 2×2 matriser. Baserat på dessa 2×2 matriser beräknas inversen av 4×4 matrisen med hjälp av ett direkt analytiskt angreppssätt samt andra beräkningar.

Slutligen, SIMD processorn är integrerad i en huvudprocessor och körs påXilinx, Virtex-4 FPGA. Efter detta utvärderas prestandan hos den föreslagna arkitekturen. Firmware implementeras hos huvudprocessorn som laddar upp och ned data/program till SIMD enheten genom I/O samt DMA.

Place, publisher, year, edition, pages
2010. , 79 p.
Keyword [en]
SDR, SIMD, Xilinx, FPGA, DMA
National Category
Computer Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:liu:diva-64077ISRN: LiTH-ISY-EX--10/4379--SEOAI: oai:DiVA.org:liu-64077DiVA: diva2:386252
Presentation
2010-12-09, Algoritmen, Linköping university, Linköping, 08:15 (English)
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2011-01-17 Created: 2011-01-12 Last updated: 2015-02-18Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1362 kB)591 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1362 kBChecksum SHA-512
54e7dfc79f4b72bf4722310b5334d1e72723917c1b612730a7f135322c3c2a8ace46751047ce013dfc9ba8591d2934fb3053362ac63b0b3634f047e4aabddec0
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Computer Engineering
Computer Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 591 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 508 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf