ラティスNEWS 2009年6月

LatticeECP3 FPGAファミリ用DSP IPサポート

最近発表されたLatticeECP3FPGAファミリは、マルチプロトコル対応でXAUIジッタに準拠する3.2G SERDESを搭載し、DDR3メモリ・インターフェイスや、強力なDSP機能、高密度のオンチップ・メモリ、最大149KのLUTを持ち、SERDESを搭載した競合他社のFPGAに比べて、消費電力と価格がいずれも約半分で済みます。ラティスは、LatticeECP3ファミリをサポートするデジタル信号処理(DSP) IPコアの幅広いポートフォリオを発表しました。

ラティスIPコアは、一般的な業界標準機能を実装するパラメータ指定が可能な設計ブロックで、ユーザが効率よく設計を行い、開発機器の市場投入までの時間を短縮できます。ispLEVERソフトウェアに含まれるIPexpressツールを使用すると、IPコアのカスタム構成を作成でき、それを設計にフルに集積し、実際に購入する前にハードウェア上でテストすることもできます。

次に示すIPコアがLatticeECP3ファミリをサポートし、今後も多数発表される予定です。

CORDIC

CORDIC (COordinate Rotation DIgital Computer)は、双曲線および三角関数を計算するシンプルで効率的なアルゴリズムで、極座標から直交座標、およびその逆変換を行います。加算、減算、ビットシフト、テーブル・ルックアップなどの単純な算術演算を必要とする反復手法です。その結果、デバイス内の利用可能な乗算器が開放され、複雑なタスクに使用できるようになります。

CORDIC IPコア [EN]はパラメータ指定が可能で、一部機能(回転、平行移動、sin、cos、arctan)はIPコア内に実装できます。算術ユニットには、パラレル(シングルサイクル・スループット)とワードシリアル(マルチサイクル・スループット)の2つのアーキテクチャ構成があります。入力データおよび出力データ幅、反復回数は幅広い指定が可能です。このIPコアは内部でフル精度を使用しながら、いくつかの丸め選択による可変出力精度が可能です。

ブロックViterbi復号化器（Block Viterbi Decoder）

Viterbiデコードは、チャネルノイズによって破損した畳み込み符号シーケンスを元のシーケンスにデコードするための、効率的なアルゴリズムです。デジタル送受信システムでは、デジタル・データストリーム(音声、画像などパケット化されたデータ)がエンコードおよび変調されて、有線または無線チャネルを通じて伝送されます。レシーバ側でチャネルから受信したデータは、復調されてからViterbiデコーダを使用してデコードされます。デコード後の出力は、伝送されたデジタル・データストリームと同等のものになります。

ラティスBlock Viterbi Decoder IPコアは、さまざまな組み合わせの畳み込み符号シーケンスをデコードする、パラメータ化可能なViterbiデコーダです。このデコーダはさまざまな符号レート、拘束長、生成多項式をサポートしています。また、軟判定デコードが可能で、パンクチャ・コードのデコード機能もあります。コアは、チャネルの条件に応じて連続モードまたはブロックモードで動作できます。”Tail Biting” および “Zero Flushing” 畳み込み符号はブロックモードでデコードできます。動作モード、生成多項式、パンクチャ・ブロックサイズ、パンクチャ・パターンなど構成可能なすべてのパラメータは、アプリケーションのニーズに合わせてユーザが定義できます。符号レートとパンクチャ・パターンは、デコーダの動作中に入力ポートから動的に変更することもできます。ラティスBlock Viterbi Decoder IPコアは、エンコーダでさまざまな方法の畳み込み符号を使用する多数のネットワークおよび無線規格と互換性があります。

ブロック畳み込み符号化器（Block Convolutional Encoder）

畳み込み符号は、信号ストリームに冗長性を加えて誤り訂正機能を得るためのプロセスの1つです。デジタル通信システムでは、デジタル・データストリーム(音声、画像などパケット化されたデータ)が畳み込み符号化されてから変調され、最終的にチャネル伝送されます。

ラティスBlock Convolutional Encoder IPコアは、連続またはバースト入力データストリームを畳み込み符号化するためのパラメータ化可能なコアです。このコアではさまざまな符号レートと拘束長に対応可能で、パンクチャリングに対応しています。チャネルの条件に応じて連続モードまたはブロックモードで動作できます。ブロックモードでは、Zero FlushingまたはTail Biting符号を生成できます。動作モード、伝送モード、生成多項式、符号レート、パンクチャ・パターンなど設定可能なすべてのパラメータは、アプリケーションのニーズに合わせてユーザが定義できます。符号レートとパンクチャ・パターンは入力ポートを通じて動的に変更でき、IPの用途の柔軟性がさらに高まります。ラティスのBlock Convolutional Encoder IPコアは、畳み込み符号を使用する多数のネットワークおよび無線規格と互換性があります。

ダイナミック・ブロックRS 復号化器（Dynamic Block Reed-Solomon Decoder）

Reed-Solomon(RS)符号はフォワードエラー訂正（Forward Error Correction：FEC）の実行に使用されます。FECではデータの伝送前にデータに制御された冗長性が付加されるため、レシーバ側で誤り訂正が可能です。冗長データ(チェックシンボル)は元のデータと共にレシーバに伝送されます。RSデコーダはレシーバで使用され、すべての伝送エラーが修正されます。この種の誤り訂正は、デジタル画像放送(DVB)やオプティカル・キャリア(OC-192)などのデータ通信アプリケーションで広く使用されています。

ラティスDynamic Block Reed-Solomon Decoder IPコアは、最新のIEEE 802.16-2004などいくつかの業界標準に準拠し、その他の規格外アプリケーションをサポートするカスタム構成も可能です。このデコーダは幅広いシンボル幅をサポートし、ユーザがフィールド多項式、生成多項式、およびその他いくつかのパラメータを定義することができます。IEEE 802.16-2004などの新しい規格では、動的な可変ブロックサイズでのReed-Solomon符号の使用が求められています。ラティスのDynamic Block Reed-Solomon Decoder IPコアは、最近の伝送誤り訂正のニーズに適合した理想的なソリューションを提供します。このIPコアでは、ブロックサイズとチェックシンボルの数を入力ポートを通じて動的に変更できます。

ダイナミック・ブロックRS符号化器（Dynamic Block Reed-Solomon Encoder）

ラティスDynamic Block Reed-Solomon Encoder IPコアは、多くの地上通信、宇宙通信、データストレージおよびデータ復元システムなどにおける伝送誤り訂正に使用できます。このエンコーダは、最新のIEEE 802.16-2004などいくつかの業界標準に準拠しています。Reed-Solomon Encoder IPコアはカスタマイズ可能なソリューションを提供し、その他の規格外アプリケーションにおける伝送誤り訂正も可能です。このエンコーダは固定数だけでなく、可変数の総シンボル(ブロック)およびチェックシンボルもサポートしています。可変構成では、ブロックサイズ、またはブロックサイズとチェックシンボルの両方を、ポートを通じて動的に変更できます。このコアでは、固定チェックシンボル構成で動的な出力チェックシンボル・パンクチャリングが可能です。

FFTコンパイラ（Compiler）

ラティスFFT Compiler IPコア [EN]は、64～16384点の順逆両方向の高速フーリエ変換を行います。このIPコアは、順FFT、逆FFT (IFFT)、またはポート選択可能な順/逆FFTを実行するよう構成可能です。このFFTコンパイラは、高性能(ストリーミングI/O)と低リソース(バーストI/O)という2種類の実装を選択できます。高性能実装では、FFT IPコアでクロックレートで入出力される連続データストリーミングのリアルタイム演算処理を実行できます。データブロック間に任意のギャップを空けることもでき、不連続データブロックも処理できます。低リソース実装は、スライス(Lattice FPGAデバイスのロジックユニット)およびEBR (組み込みブロックRAM)リソースの使用量を減らす必要がある場合、またはデバイスが小さすぎて高性能実装を内蔵できない場合に使用されます。きめ細かなレジスタ実装によるデータの増加に備えて、FFTコンパイラではFFT演算処理の基底2ステージが終わるごとに、3種類の固定スケーリングの1つ、または動的スケーリングが可能です。低リソース版はブロック浮動小数点演算もサポートし、中間演算のダイナミックレンジが拡大されます。FFTコンパイラでは、ポートを通じてFFTポイント数を動的に変更することもできます。

その他の情報

LatticeECP3ファミリのその他のリリース済みIPコアの詳細については、2009年5月のLatticeNEWSの記事 “最近リリースされたLatticeECP3ファミリのIPサポート” を参照してください。