[发明专利]4G宽带通信系统多核并行流水线信号的处理系统和方法

摘要

一种基于GPP的4G宽带通信系统多核并行流水线信号处理系统和方法，为满足4G通信系统实时性的严格要求，本发明系统利用云计算的理念，以GPP作为计算资源，采用基于GPP的流水线处理模式对通信数据进行处理，通过调度器将大量的数据和计算任务划分为合理粒度后，分配到各级流水线分别处理。在硬件性能受限情况下，流水线模式可更容易地满足实时性要求，同时引入时间富裕量，使系统能容忍较大的时延抖动；通过合理调度，充分利用计算资源。本发明共设计三种流水线：一种适用于处理大数据量，可靠性很高；另一种适用于处理小数据量，速度快，灵活性更强；第三种是基于该两种应用场景而提供的复合型、高并行度流水线，性能提升更显著。

主权项

一种基于通用处理器GPP（General Purpose Processor）的4G宽带通信系统多核并行流水线信号处理系统，其特征在于：为满足4G通信系统实时性的严格要求，该系统采用基于GPP的流水线处理模式对通信数据进行处理，以便既能满足时延要求，又为每个或每级信号处理任务增加了时间安全富裕量；该系统设有：计算资源池，存储单元和多核流水线调度器三个部件，其中：计算资源池，作为该系统的计算中心，负责所有无线信号的处理：当资源池中的某个通用处理器被调度器调度而处理物理层信号时，该通用处理器就加载LTE物理层算法库模块，运行其中算法进行物理层信号处理；当通用处理器被调度器调度执行上层协议处理时，该通用处理器又加载上层协议处理模块，进行高层的信息处理，并将完成处理后的信息存入内存中；设有三个部件：多核通用处理器组，LTE物理层算法库模块和LTE上层协议处理模块；存储单元，为大容量内存，用于缓存未处理的数据和中间处理过程中的数据，其与计算资源池中的每个GPP都设有一条专用于数据交换的数据总线；当调度器将数据按照分片存入存储单元后，就利用调度算法调用多个核对每个分片数据进行处理；被调用的核接收到指令后，通过数据总线将其所需的数据从存储单元取出并进行处理，且在完成处理后，再将处理后的数据存入存储单元的另一个区域，以供其他核使用或通过调度器发往前端；多核流水线调度器，作为该系统的控制中心，负责执行两项功能：数据分片和核调度：先负责将前端传来的未处理的数据按照子帧或OFDM符号划分为不同粒度的分片，再以分片数据为单位存入存储单元；当多个核都要对同一个分片数据进行读写时，该调度器应备份多个分片数据，或对其加锁以实现保护；再根据各核上报的运行信息，并兼顾各个分片数据的数据量大小、以及各个核的数据共享难易程度执行调度算法，将多个核进行分组，使得每组核形成一条用于处理一个分片数据的流水线，每个核或多个核负责一级流水线，每级流水线对应一个处理任务，这样每个分片数据到来时，都有一条流水线等待对其进行处理；完成任务的核被调度形成新的流水线或立即进入待机状态，以降低功耗；当数据处理完毕后，调度器从存储单元取出处理后的数据，发往前端。