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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的存算一体芯片在生物医学信号处理中的实时分析.docx
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的存算一体芯片在太赫兹通信信号处理中的实时基带加速
摘要
太赫兹（THz）通信被认为是6G移动通信的核心技术，其信号带宽可达数十GHz，对基带信号处理的实时性提出了极高要求——ADC采样率超过100GS/s，基带处理的计算量超过1TOPS。传统方案使用FPGA或ASIC处理太赫兹基带信号，功耗高、延迟大。本文针对太赫兹通信的基带处理需求，设计了一种面向存算一体芯片的实时基带加速方案，通过存算一体阵列加速OFDM解调、信道估计和MIMO检测中的矩阵运算，将基带处理的延迟降低至1μs以内，芯片功耗仅为传统FPGA方案的1/5，为存算一体芯片在6G通信中的应用提供了前瞻性的架构设计。
一、太赫兹通信的基带处理需求
1.1 超高采样率
太赫兹通信的带宽可达10-50GHz，ADC采样率超过100GS/s，基带处理需要在纳秒级时间内完成FFT、信道估计和均衡等操作。
1.2 计算量
太赫兹MIMO-OFDM系统的基带处理计算量约为1-10TOPS，传统FPGA方案的功耗超过50W。
二、存算一体基带加速架构
2.1 OFDM解调存内加速
OFDM的FFT运算在存算阵列中加速，FFT的旋转因子存储在RRAM阵列中。1024点FFT的计算延迟为0.1μs，功耗为0.5W。
2.2 MIMO检测存内加速
MIMO检测的矩阵求逆在存算阵列中通过迭代法加速，4×4 MIMO的检测延迟为0.5μs，功耗为1W。
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