Metodología de diseño de sistemas digitales para telecomunicaciones basada en c/c++aplicación a wlan 802.11a

Resumen

TITULO: METODOLOGÍA DE DISEÑO DE SISTEMAS DIGITALES PARA TELECOMUNICACIONES BASADA EN C/C++: APLICACIÓN A WLAN 802.llA RESUMEN: En el competitivo mercado de las telecomunicaciones, la reducción de los tiempos de desarrollo de un nuevo producto es imprescindible para conseguir y mantener una posición estratégica. La norma es diseñar aplicaciones para circuitos integrados compuestos de decenas de millones de transistores. Estos sistemas están formados por módulos de hardware complejos, integrados para crear un diseño System-on-chip (SoC). El diseño de uno de estos sistemas requiere de varias fases de simulación antes de la creación del hardware, que pueden ser divididas en dos grupos dependiendo de en qué etapa se haya realizado la simulación: evaluación de la funcionalidad en una primera etapa y la validación del hardware en una etapa posterior. Los grupos de diseño precisan de herramientas de simulación funcional más veloces y que, además, faciliten el diseño de la arquitectura del sistema. Dichas herramientas deberán permitir una rápida verificación del sistema. Asimismo, deberán ser simples de utilizar, con una curva de aprendizaje reducida. En los últimos años, las compañías desarrolladoras de herramientas de diseño hardware están realizando un gran esfuerzo para responder a los requerimientos de los grupos de diseño. Por desgracia, estas herramientas, muchas veces, tienen unos costes prohibitivos para numerosas empresas. Con esta idea en mente, se propone una metodología de trabajo basada en una nueva herramienta denominada HarBest. Este novedoso entorno de desarrollo trata de responder a las necesidades de los grupos de diseño, aunando la etapa de descripción funcional y arquitectural en una única y acelerando la verificación del sistema, mediante la reutilización de los vectores de test empleados. HarBest está basado en el lenguaje C/C++, lo que facilita el aprendizaje de la herramienta. Para simplificar aun más su uso, se le ha dotado de una interfaz gráfica. Además, HarBest requiere únicamente de herramientas no propietarias, con la consecuente reducción en costes. se ha empleado esta nueva metodología en el diseño del procesador de banda base de IEEE 802.11a para WLAN. Primeramente, se ha aplicado dicha metodología al análisis del sistema. Esto permite determinar en una etapa temprana del proyecto tanto la arquitectura del sistema como diversos parámetros relacionados con la implementación, tales como la frecuencia de reloj, los tiempos de operación, los efectos de cuantización, etc.. Posteriormente, se aplica esta metodología al diseño de bloques aritméticos y de control. Como ejemplo del primer tipo de módulos, se diseña una IFFT/FFT que cumpla con las especificaciones del estándar 802.11a. Se comprueba que HarBest es una herramienta útil para el diseño de bloques aritméticos, ya que permite trabajar con varias vistas de un mismo módulo, lo que facilita la determinación de la arquitectura óptima y el dimensionado del tamaño de los datos. Como ejemplo del diseño de módulos de control, se desarrolla un microprocesador que realice las funciones de la subcapa plcp de dicho estándar. De este ejemplo, se concluye que HarBest es una herramienta que facilita el codiseño hardware-software. Finalmente, se ha sintetizado el procesador implementado tanto en un ASIC como en una fpga. Asimismo, se ha prototipado el transmisor, comprobando que cumple las especificaciones del standard IEEE 802.11a. lf a company wants to achieve and maintain a strategic position in the competitive market of telecommunications, it should try to reduce the development time of their new products. Nowadays integrated circuits contain millions of transistors. These systems are composed of complex hardware modules that are integrated to create a System-on-Chip (Soc) design. The development of one of these systems requires various phases of simulations before the hardware is developed. In a first stage the functionality is evaluated and in a second stage the hardware must be validated. Design groups need quicker functional simulation tools that simplify the design of the system architecture. Besides, these tools should allow the user to verify rapidly the system. Additionally, they must be easy to use, with a reduced learning curve, in the last years, eda companies are making an effort to answer to the requirements of hardware design groups. unfortunately, these tools usually have prohibitive priees. Bearing this idea in mind, a new methodology has been proposed, which is based on a novel tool called HarBest. This development environment answers to the necessities of design groups, joining the functional and the architectural description stage. it will accelérate the system verificatión, by reusing of testbenches. HarBest is based on the well-known C/C++ language, which speeds-up the learning of the tool. HarBest has a graphical interface that simplifies even more its use. Besides, HarBest works with non-proprietary tools, henee reducing its costs. We have employed this new methodology in the design of the IEEE 802.11a baseband processor for WLAN. Firstly, this methodology has been applied to analyze the system. This way, the architecture of the system and some parameters related with the impíementation, such as the clock frequeney, operating time, quantization effeets, etc..., were set at a early stage of the project. Later on, this methodology is applied to the design of arithmetical and control blocks. As an example of the first kind of modules, an IFFT/FFT has been designed that satisfies the specifications of the standard 802.11a. HarBest is a useful tool for the design of arithmetical blocks, as it allows the designer to work with different views of the same module. This makes it easier to determine the optimal architecture and to dimensión word lengths. As an example of the design of a control module, a microprocessor has been developed. This microprocessor carries out the functionality of the PLCP subíayer of the IEEE 802.11a standard, we conclude that HarBest is a tool that simplifies the hardware-software codesign. Finally, the implemented baseband processor has been synthesized for an ASIC and a fpga. Moreover, the transmitter has been prototyped, verifying that it fulfils the requirements of the standard IEEE 802.lia