Fast Memory-Based Processing in Software-Defined Radios

Negli ultimi anni le Software Defined Radio sono state un argomento di ricerca di primo piano nell'ambito dei sistemi di trasmissione radio. Molti e variegati paradigmi implementativi sono stati concepiti e proposti, con soluzioni capaci di spaziare da sistemi basati su Field Programmable Gate Array (FPGA) a implementazioni ottenute mediante un singolo General Purpose Processor (GPP) passando per dispositivi caratterizzati dalla presenza computazionalmente preponderante di un Digital Signal Processor (DSP) o da architetture miste. Tali soluzioni rappresentano punti di equilibrio diversi dell'inevitabile compromesso tra flessibilità e capacità computazionale del sistema di trasmissione implementato, comprimendo in qualche modo l'aspirazione ad un sistema radio universale propria del concetto originario dell'SDR. A questo riguardo, le soluzioni SDR basate su GPP rappresentano il modello implementativo maggiormente desiderabile in quanto costituiscono l'alternativa più flessibile ed economica tra tutte le tipologie di SDR. Ciò nonostante, la scarsa capacità computazionale ha sempre limitato l'adozione di questi sistemi in scenari produttivi di vasta scala. Se convenientemente applicati entro il contesto di sviluppo SDR, concetti classici noti in informatica sotto la denominazione collettiva di space/time trade-off possono essere di enorme aiuto quando si cerchi di mitigare un simile problema. Traendo ispirazione da detti concetti, nonché estendendoli ed applicandoli all'abito dell'SDR, questa tesi sviluppa e presenta una tecnica di programmazione specifica per software radio chiamata Memory Acceleration (MA) che, mediante un uso estensivo delle risorse di memoria disponibili a bordo di un tipico sistema di calcolo general purpose, può fornire alle SDR convenzionali basate su GPP fattori di accelerazione sostanziali (circa un ordine di grandezza) senza ridurne la peculiare flessibilità. Alcune rilevanti implementazioni di sistemi SDR capaci di lavorare in tempo reale su processori GPP consumer-grade realizzate in tecnica MA sono descritte in dettaglio entro questo lavoro di tesi e fornite come prova della reale efficacia del concetto proposto.