面向 5G+ 软件无线电上行链路的 66-Gb/s/5.5-W RISC-V 多核集群
信号处理
2025-08-11 v1
摘要
随着 5G 及未来新空口（NR）复杂度的提升，基站的物理层计算负载在严格受限的延迟和功耗预算下不断增加；基站必须实时处理 > 20-Gb/s 的上行无线数据速率，且功耗 < 10 W。同时，基站组件的可编程性和可重构性是关键要求；它减少了新网络部署的时间和成本，降低了行业参与者进入市场的门槛，并确保了在标准快速演进中的投资回报。在本文中，我们提出了用于 5G 及未来基站处理的多核集群设计。我们的设计包含 1024 个精简的 RISC-V 核心，具备特定领域的浮点扩展，以及 4-MiB 共享内存。它为 5G 物理上行共享信道（PUSCH）底层物理层的软件定义处理提供了必要的计算能力，满足高端吞吐量要求（单个传输时间间隔（TTI）66 Gb/s，根据处理阶段不同为 9.4-302 Gb/s）。已实现功能的吞吐量指标比现有技术（SoTA）专用指令处理器（ASIP）高出十倍。在 12 nm CMOS 工艺的布局布线实例上，于 800 MHz、25 {\deg}C 和 0.8 V 条件下测得的关键 NR 内核能效（2-41 Gb/s/W）与 SoTA 架构具有竞争力。PUSCH 处理在单个集群上端到端运行耗时 1.7 ms，平均功耗 <6-W，实现了 12 Gb/s/W 的能效。
引用
@article{arxiv.2508.06176,
title = {A 66-Gb/s/5.5-W RISC-V Many-Core Cluster for 5G+ Software-Defined Radio Uplinks},
author = {Marco Bertuletti and Yichao Zhang and Alessandro Vanelli-Coralli and Luca Benini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.06176},
year = {2025}
}