Agora: Real-time massive MIMO baseband processing in software
Agora: Real-time massive MIMO baseband processing in software
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Agora：软件中的实时大规模 MIMO 基带处理
DOI：
10.1145/3386367.3431296
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Zhong, Lin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ding, Jian;Doost-Mohammady, Rahman;Kalia, Anuj;Zhong, Lin
大规模多输入多输出（MIMO）是5G新无线电（NR）中提高频谱效率的关键技术。其实现的一个主要挑战是所需的大量实时计算。所有现有的大规模MIMO基带处理解决方案都使用FPGA等专用和专业硬件，这些硬件可以有效地处理基带数据，但价格昂贵，不灵活且难以编程。在本文中，我们证明了一个名为Agora的纯软件系统可以在单个众核服务器上处理实时大规模MIMO基带处理的高计算需求。为了实现这一目标，我们确定了大规模MIMO基带处理中的并行性的丰富维度，并在多个CPU内核中利用它们。我们对Agora进行了优化，以最好地利用CPU硬件和软件功能，包括加速计算的SIMD扩展、加速数据移动的缓存优化以及内核旁路数据包I/O。我们评估了多达64个天线的Agora，并表明它符合5G NR的数据速率和延迟要求。
Massive multiple-input multiple-output (MIMO) is a key technology in 5G New Radio (NR) to improve spectral efficiency. A major challenge in its realization is the huge amount of real-time computation required. All existing massive MIMO baseband processing solutions use dedicated and specialized hardware like FPGAs, which can efficiently process baseband data but are expensive, inflexible and difficult to program. In this paper, we show that a software-only system called Agora can handle the high computational demand of real-time massive MIMO baseband processing on a single many-core server. To achieve this goal, we identify the rich dimensions of parallelism in massive MIMO baseband processing, and exploit them across multiple CPU cores. We optimize Agora to best use CPU hardware and software features, including SIMD extensions to accelerate computation, cache optimizations to accelerate data movement, and kernel-bypass packet I/O. We evaluate Agora with up to 64 antennas and show that it meets the data rate and latency requirements of 5G NR.
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