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通信信号处理与研究团队介绍

一、学术研究：

基于“动态余数基”的数字信号处理方法研究

在未来的设计中，大规模的并行处理技术将取代传统的串行处理方式，以

满足对处理能力和处理速度日益提高的要求。DSP算法的并行处理有两个研

究领域：一是通过增加处理单元的数量并辅以相关调度机制实现高速大容量的计算和处

理，例如以两个器并行工作可以使速度提高一倍；另法是采用并行数值

表征系统代替传统的数值表征系统，从算法前端入手解决VLSI的速度、功耗和面积问

题。前者通过增加相同的处理单元并辅以相关的调度机制实现高速大容量的计算和处理

功能，这种方法在计算机系统中已经取得了巨大成功，但并未改善处理单元的能力、

速度和功耗，仅以规模的代换取性能的提升，依然会成为复杂系统和高速信号处理系统

的瓶颈之一；后者的出发点则不同，它利用数值表征系统的并行性在算法的最前端考虑

DSP系统的并行实现，“余数系统”（ResidueNumberSystem,RNS）就是一个并

行数值表征系统。

基于“余数系统”的VLSI系统具有以下两个主要特点：I.高速。在传统的利用VLSI

技术实现的数值计算过程中，进位位的“”是影响运算速度最重要的因素，利用“模

运算”将传统数域中进位位的“”距离截短，余数向量计算时没有相互的进位关系；

II.低功耗。由于将原来单次复杂运算用并行的多个独立简单运算来代替，使得传统运算

方法在利用VLSI技术实现所需资源（如硅片面积）减少从而达到低功耗；另一方面，

由于运算速度提高，运算单元在完成所承担的运算后即可转入“休眠”状态，同样降低

系统功耗。

目前该领域的主要问题包括：余数基的选择、模加法和模乘法器单元设计、前后项

转换、奇偶检测、大小比较、符号检测以及缩放问题等。它可以应用于通信等领域。

基于“概率计算”的数字信号处理方法研究

过去通信信号处理的计算完成的是精确的数值计算，而没有考虑通信信号处理的运

算精度只需要满足一定的统计特性即可。概率计算，即参与运算的操作数都是概率空间

的数值，且计算结果是以正确计算结果为均值且满足一定统计特性的随量。利用概

率计算的特点，可以构造有别与传统计算的信号处理单元，在信息通信系统和模块的复

杂、功耗成本等方面获得突破。概率计算将为未来信息系统的VLSI实现带来性的

技术创新；同时概率计算可以与支持低功耗为目标的PCMOS、PSoC技术结合，完成

通信系统信号处理运算功能。

基于多处理器阵列结构的软件无线电技术研究

现在的无线通信系统越来越复杂，信号处理的运算量越来越大。以往的软件定义无

线电（SDR）系统实现采用流水线的方式，这种串行处理会性地破坏大多数数字信

号处理应用的并行性质。本研究希望发挥数字信号处理的固有平行属性，使用与之匹配

的大规模并行处理，将数字信号处理软件无线电与微处理器阵列结合使用。将完成软件

无线电微处理器阵列技术研究，提出SDR微处理器阵列的体系结构、网络结构、分层

结构。在技术方面提出任务流图向资源流图映射的多目标优化算法；提出基于函数

调用的任务调度算法。研制微处理器阵列验证平台，在验证平台上完成SDR算法

的性能验证。

片上网络（NoC）技术

深亚微米技术的深入发展推动了片上系统的发展。近年来随着集成规模和

密度的增加，片上处理核间的数据通信显著增加，成为了片上系统性能的瓶颈。由

于将总线结构移植到