《星上通信處理可重構SOC設計與驗證方法研究》是依託清華大學，由裴玉奎擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：星上通信處理可重構SOC設計與驗證方法研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：裴玉奎
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為緩解日益增長的空間數據量與低下的衛星利用效率之間的尖銳矛盾，迫切需要改變目前衛星採用的過頂傳輸和彎管轉發等套用模式，進行星上通信處理。星上通信處理的核心難點在於資源封閉受限下實現開放變化環境中的可靠性與高效性處理，其面臨多變的通信體制、惡劣的輻照環境與有限的載荷資源之間的矛盾。 本項目以我國未來的空天網路建設為背景，重點研究星上通信處理可重構SOC設計與驗證方法及關鍵技術，包括星上多體制可重構SOC架構與方案、星上SOC抗輻照加固技術、多體制SOC的容錯驗證技術等。 通過本項目的研究，力爭形成星上通信處理的基本方法和多體制抗輻射加固可重構通信SOC.所取得的研究成果不僅可以套用於我國未來的各類衛星上，還可以推廣套用到資源嚴重受限的多種飛行器上。
結題摘要
星上通信處理是衛星通信、空間探測、衛星導航等空間戰略的重要基礎，而隨著遙感等空間信息量的急劇增長，它面臨著資源受限、輻射環境等特有挑戰。為此，本項目提出了面向星載通信處理的高速低複雜度晶片實現及容錯設計方法，主要包括多體制可重構SOC設計、抗單粒子翻轉（SEU）容錯算法設計、關鍵模組的晶片實現與容錯驗證。主要貢獻如下：首先，針對傳統的高速LDPC解碼器存儲量大、實現複雜度高、難以支持多碼長的可重構等不足，提出了並行流水線分層疊代算法，最大可降低75%的解碼收斂時間。節點間傳遞的信息通過簡單計算恢復，而無需獨立存儲，同時簡化信道固有信息的存儲，最多減少了40% 的存儲總量。以子矩陣整體作為處理單元，解碼行處理以冒泡比較代替多輸入比較器，列處理以二輸入累加器代替多輸入全加器，從而大大降低了運算複雜度並支持可重構。其次，針對星載高速均衡器的SEU問題，提出了基於冗餘餘數系統（RRNS）的FIR濾波器檢錯及糾錯方法，理論證明其能完全對抗SEU錯誤。綜合實現表明，與傳統RRNS方法相比，最多可節省21%的面積。第三，針對星載LDPC解碼器的SEU問題，提出了利用LDPC疊代解碼內在的糾錯能力進行容錯的架構。在控制方面，針對行列地址控制器提出了基於“M序列+線性分組碼”的容錯方案，比傳統三模冗餘（TMR）方法節省了42% 的面積；在存儲方面，針對解碼疊代信息存儲器，提出了“檢錯+置0”機制，消除了SEU對存儲數據的影響造成的解碼器性能下降的問題。最後，對所設計的關鍵模組進行了流片驗證，晶片吞吐率等性能通過了第三方測試。同時，構建了大規模自動化注錯與驗證平台，驗證了容錯算法抵抗SEU效應的有效性。
