5G Radio access network disaggregation and softwarization pose challenges in terms of computational performance to the processing units. At the physical layer level, the baseband processing computational effort is typically offloaded to specialized hardware accelerators. However, the trend toward software-defined radio-access networks demands flexible, programmable architectures. In this paper, we explore the software design, parallelization and optimization of the key kernels of the lower physical layer (PHY) for physical uplink shared channel (PUSCH) reception on MemPool and TeraPool, two manycore systems having respectively 256 and 1024 small and efficient RISC-V cores with a large shared L1 data memory. PUSCH processing is demanding and strictly time-constrained, it represents a challenge for the baseband processors, and it is also common to most of the uplink channels. Our analysis thus generalizes to the entire lower PHY of the uplink receiver at gNodeB (gNB). Based on the evaluation of the computational effort (in multiply-accumulate operations) required by the PUSCH algorithmic stages, we focus on the parallel implementation of the dominant kernels, namely fast Fourier transform, matrix-matrix multiplication, and matrix decomposition kernels for the solution of linear systems. Our optimized parallel kernels achieve respectively on MemPool and TeraPool speedups of 211, 225, 158, and 762, 880, 722, at high utilization (0.81, 0.89, 0.71, and 0.74, 0.88, 0.71), comparable a single-core serial execution, moving a step closer toward a full-software PUSCH implementation.


翻译:在物理层一级,基带处理计算工作通常被卸到专门的硬件加速器上。然而,软件定义的无线电接入网络的趋势需要灵活的、可编程的架构。在本论文中,我们探索低物理层(PHY)的关键内核的软件设计、平行化和优化,以便在Mempool和Terapool进行物理上流连接共享频道(PUSCH)接收。在物理上流接收Mempool和TeraPool这两个许多核心系统,分别有256和1024个小型和高效的RIRC-V核心,并有大量共享的L1数据存储器。但是,PUSCH处理对软件定义的无线电接入网络要求灵活和严格的时间限制。在本文中,我们探讨了低物理层(PHY)的软件设计、平行连接接收器的全低PHY,在GNodeB(GNB)的上层接收器接收器中,根据对计算工作的评价(在递增累积操作中)RISC-V核心-V核心核心核心核心核心核心核心核心核心核心核心核心核心核心核心核心 4、更精确的运行,我们OLealalal 的升级的升级的升级的升级的升级的升级的运行,我们同时实施,在4级的升级的升级的升级的升级的系统、升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的系统,我们的升级的升级的升级的升级的升级的系统,我们的升级的升级的升级的升级的升级的系统。

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