人工智能賦能，5G/B5G基帶電路自動生成軟件系統(tǒng)

“5G基帶電路及相關(guān)芯片是5G基站及終端的核心，但它們的開發(fā)難度很高，往往需要很多工程師開發(fā)幾年才能完成。而各行各業(yè)對于5G的需求千差萬別，一些簡單的應(yīng)用如果也用高大上的電路是浪費的，這相當(dāng)于殺雞用牛刀，而重新開發(fā)電路又需要投入時間、人力再重新研發(fā)。現(xiàn)在我們研發(fā)出一款系統(tǒng)，可以根據(jù)行業(yè)需求，結(jié)合AI技術(shù)定制化地設(shè)計5G基帶電路，成本低、節(jié)省人力，研發(fā)周期短。”12月8日，在南京市“共建重大創(chuàng)新平臺 推動科技自主自強”推進(jìn)會上，東南大學(xué)與網(wǎng)絡(luò)通信與安全紫金山實驗室聯(lián)合發(fā)布“5G/B5G基帶電路自動生成軟件系統(tǒng)”，東南大學(xué)教授尤肖虎用這番描述，解讀團隊如何助力我國移動通信領(lǐng)域電子設(shè)計自動化。

5G移動通信系統(tǒng)具備“大帶寬、大連接、高可靠與低時延”等技術(shù)能力，然而，5G應(yīng)用推廣正面臨成本高、功耗大、難以深度貼合客戶需求、技術(shù)復(fù)雜的困境。面對各行各業(yè)千差萬別的應(yīng)用需求，用一張統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)服務(wù)整個消費行業(yè)的發(fā)展模式已不再適用，系統(tǒng)定制化是破解上述困境的主要途徑。

“實現(xiàn)5G系統(tǒng)定制化的最大難點是5G基站和終端的定制化處理。基帶電路及相關(guān)芯片是基站及終端的核心，也是5G系統(tǒng)中技術(shù)最密集的部分，涉及80%以上的5G專利。”尤肖虎介紹，傳統(tǒng)的基帶電路研發(fā)非常復(fù)雜、分工精細(xì)，需要大量具有豐富設(shè)計經(jīng)驗的工程師，依靠經(jīng)驗和傳統(tǒng)EDA工具，手工搭建相關(guān)功能電路與模塊。其設(shè)計與驗證過程極為繁雜，無法實現(xiàn)真正意義上的電路設(shè)計自動化，而且研發(fā)投入大、周期長，如果要更改應(yīng)用需要重新設(shè)計，難以實現(xiàn)“隨手可及”的客戶定制化需求。

他舉了個例子，“抄表業(yè)務(wù)一個月的信息傳輸量可能只有幾個字節(jié)，采用功耗低的小的電路就可以滿足需要，如果也使用復(fù)雜昂貴的芯片是很不劃算的，成本也高。但對于車輛網(wǎng)、智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來說，又需要傳輸速率高、可靠性高和低時延的電路，所以不同領(lǐng)域?qū)鶐щ娐泛托酒男枨蟛煌?rdquo;

對此，聯(lián)合課題組依托前期5G無線傳輸技術(shù)及AI技術(shù)等方面的長期積累，開創(chuàng)性地研制出“5G/B5G基帶電路自動生成軟件系統(tǒng)”。

“具體而言，可根據(jù)5G用戶在技術(shù)指標(biāo)、成本和功耗等方面的關(guān)鍵需求，例如在傳輸速率、芯片面積、功耗等方面的需求約束，通過對‘基因單元’的并行、串行、折疊等組合操作或復(fù)用操作，以及AI參數(shù)尋優(yōu)，自動生成貼合客戶需求的5G基帶電路，生成5G基帶電路版圖，助力用戶快速、敏捷地完成5G基站或終端基帶處理芯片的定制化研發(fā)。”尤肖虎說，這意味著，工程師們動輒幾年的研發(fā)周期將縮短至幾天甚至幾小時。

他介紹，過去6年，研究團隊一直試圖找到5G電路的共性差異，設(shè)想能否用共同的核心技術(shù)生成適合各個5G應(yīng)用場景的電路，后來聯(lián)合課題組發(fā)現(xiàn)，5G基帶中按傳統(tǒng)方法分解的各模塊大多可以用統(tǒng)一的貝葉斯統(tǒng)計概率推斷模型來表征，由此可以采用“統(tǒng)一模型、按需配置”的設(shè)計思路高效完成基帶電路的定制化。

“整個設(shè)計流程基本無需人工干預(yù)，實現(xiàn)了真正意義上的電子設(shè)計自動化，例如5G極化碼電路自動生成、超低成本5G物聯(lián)網(wǎng)基帶電路自動生成，以及超高速率與超高可靠5G車聯(lián)網(wǎng)基帶電路自動生成等。”尤肖虎說，該成果在5G、B5G乃至未來6G基帶電路的定制化設(shè)計方面都具有廣闊的應(yīng)用前景。