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CBasedHardwareDesignforWirelessApplications

AndresTakach

andres_takach@http://doc.docsou.com

MentorGraphics

BryanBowyer

bryan_bowyer@http://doc.docsou.com

MentorGraphics

ThomasBollaert

thomas_bollaert@http://doc.docsou.com

MentorGraphics

Abstract

Thealgorithmsusedinwirelessapplicationsareincreasinglymoresophisticatedandconsequentlymorechallengingtoimplementinhardware.Traditionaldesignflowsrequiredevelopingthemicroarchitecture,codingtheRTL,andverifyingthegeneratedRTLagainsttheoriginalfunctionalCorMATLABspecification.ThispaperdescribesaC-baseddesignflowthatiswellsuitedforthehardwareimplementationofDSPalgorithmscommonlyfoundinwirelessapplications.TheCdesignflowreliesonguidedsynthesistogeneratetheRTLdirectlyfromtheuntimedCalgorithm.

ThespecificsoftheC-baseddesignflowaredescribedusingasimpleDSPfilteringalgorithmconsistingofaforwardadaptiveequalizer,a64-QAMslicerandanadaptivedecisionfeedbackequalizer.Theexampleillustratessomeofthecapabilitiesandadvantagesofferedbythisflow.

componenttoeliminatetheguessworkthatisotherwiseunavoidablewhenthemicroarchitectureandRTLaregeneratedmanually.TheadvantagesofanautomatedC-basedsynthesisflowarereflectedbothinsignificantlyreduceddesigntimesaswellashigherqualityofdesigns,becauseavarietyofmicroarchitecturecanberapidlyexplored.

TRADITIONALFLOW

MATLAB/C(floating-point)

uArchitectureDesign

RTLCoding

RTLSynthesisandVerification

C-BASEDFLOW

MATLAB/C(fixed-point)

AlgorithmicSynthesis

Figure1:C-BasedDesignFlow

ThetypicaldesignflowforimplementingDSPalgorithmsstartswithwritingthealgorithmatafunctionallevelusinglanguagessuchasMATLAB,Coracombinationofthetwolanguages(ChereisusedtorefertobothCandC++).Duetoitsfasterexecutionspeed,CistypicallypreferredoverMATLABformodulesbeingimplementedinhardware.Thesemodulesareoftenthemostcomputationallyintensive,makingthemthemostdemandingtosimulate.

Inmanycases,algorithmsareinitiallywrittenusingfloatingpointarithmeticandarethennumericallyrefinedtousefinite-precisionarithmetic.Therefinedalgorithmsarebit-accuratespecifications.

Ingeneral,theeffortofmovingfromabit-accuratealgorithmicfunctionaldescriptiontoasynthesizablealgorithmicCimplementationmodelisrelativelylow.Nocomplexitiesoftimingorconcurrencyortargettechnologyareencodedinthesemodels.ToverifytherefinedCmodelsaresimulatedagainsttheoriginalMATLAB/Cmodels.

ForeachCalgorithmicmodelthedesignerexploresdifferentarchitecturesbydirectinghowdatawillmoveinanoutoftheblock(interfacesynthesis),mappingarraysto

1.Introduction

ThegrowthinwirelesscommunicationhasbeenfueledbytheapplicationofmodernDSPalgorithmsthatenabletheadaptationtovaryingcommunicationchannelcharacteristicsandefficientusageofchannelbandwidth.Wirelesscommunicationarepresentinconsumerapplicationssuchascellphonesandlocalareanetworksandspanawiderangeofdatarateandchannelrequirements.

ThecomputationalnatureofDSPalgorithmsusedinwirelessapplicationsarewellsuitedtosuchadesignmethodology.Figure1showshowtheproposedmethodologyfitsintoexistingflows.ThemaindifferencecomparedtoatraditionaldesignflowisthereplacementofthemanualtransformationoftheCintoRTLwithanautomatedsynthesisflow,wherethedesignerguidessynthesistogeneratethemicroarchitecturetomeetthedesiredperformance/areagoals.TheCsynthesisproductusedinthispaperisCatapultC.SynthesisgeneratestheRTLwithdetailedknowledgeofthedelayofeach

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