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正文 第206章 七天七夜的“代码炼狱”
    当天下午两点,701会议室被改造成了“算法作战室”。

    六个人,六张行军床,十二台电脑,白板上写满了数学公式。吴瀚站在白板前,像将军布阵。

    “我们只有七天,168小时,”他声音嘶哑但有力,“任务是设计四个算法,替代模拟电路。我分配一下。”

    他在白板上画了个四象限图:

    左上:温度补偿算法——李敏负责

    右上:通道失配校准——小杨负责

    左下:电源噪声抑制——我负责

    右下:时钟抖动滤波——赵刚负责

    “陈浩、刘博,”他看向另外两人,“你们负责算法硬件实现评估,每个算法设计出来后,你们要估算需要的逻辑门数、存储器大小、计算延迟。”

    “明白!”

    “好,现在开始计时,”吴瀚按下秒表,“第一小时,文献调研。所有人,把能找到的相关论文都找出来,特别是用数字算法解决模拟问题的。”

    六个人扑向电脑。会议室里瞬间只剩下键盘敲击声和鼠标点击声。

    李敏一边搜索一边念叨:“温度补偿……传统方法是温度传感器加查表……但查表精度不够……有没有用机器学习预测的?”

    她找到一篇2019年的论文,眼前一亮:“这篇!用神经网络预测晶体管的温度特性,补偿精度比查表高十倍!”

    “但神经网络需要大量计算,”陈浩凑过来看,“硬件实现要乘法器、激活函数,面积可能比模拟电路还大。”

    “可以简化,”李敏快速浏览论文,“用三层感知机,每层只有八个神经元。训练好后固化权重,硬件实现只需要几个乘加器和查找表。”

    “试试!”

    另一边,小杨遇到了麻烦。通道失配校准,传统方法是用已知的测试信号测量每个通道的延迟,然后数字补偿。但测试信号需要额外的模拟电路产生,而这正是他们要省掉的。

    “能不能不用测试信号?”他挠着头,“用实际业务信号做盲校准?”

    “盲校准……”吴瀚思考,“理论上可行,但需要信号满足一定的统计特性。基站信号是随机的,不一定满足。”

    “那我们就让信号满足,”小杨灵光一闪,“在业务信号里偷偷插入一些特殊的训练序列,接收端用这些序列做校准。用户感知不到,因为训练序列功率很低。”

    “聪明!”吴瀚拍桌,“这个思路好!但训练序列的设计是关键,既要隐蔽,又要有效。”

    “我学过通信原理,训练序列设计交给我!”

    第一天的24小时,六个人都没合眼。白板上从整洁的公式变成了鬼画符,地上堆满了草稿纸、零食包装袋、空咖啡杯。

    第二天早上六点,李敏完成了温度补偿算法的初步设计。

    她用三层神经网络,输入是温度传感器数据和历史温度变化趋势,输出是补偿电压。

    仿真显示,补偿精度达到01v,而模拟电路只能做到1v。

    “但硬件实现需要32个乘法器,”陈浩评估,“面积相当于2000个逻辑门。”

    “能不能减少?”吴瀚问。

    “可以,”李敏修改算法,“把32位浮点运算降到16位定点,乘法器减少到16个。精度损失大概20,但还在可接受范围。”

    “好,就用16位定点。”

    第三天,小杨的盲校准算法也出来了。他设计了一种特殊的训练序列——在正常信号的星座图上,某些特定位置插入微弱的导频点。接收端检测这些导频点的相位偏移,就能估算通道延迟。

    “但导频点可能被噪声淹没,”刘博提出质疑。

    “所以要用相干累加,”小杨解释,“累加足够多的符号后,信噪比会提升。仿真显示,累加1024个符号后,估计精度能达到001ns。”

    “1024个符号的延迟,业务能接受吗?”

    “可以,校准只需要在初始化时做一次,之后跟踪变化。初始化延迟几百毫秒,业务影响不大。”

    第四天,问题出现了。吴瀚负责的电源噪声抑制算法,遇到了理论瓶颈。

    电源噪声频率范围很宽,从几hz到几百hz。数字算法要抑制这么宽频带的噪声,需要极高的采样率和计算量。

    “我试了自适应滤波、小波变换、甚至深度学习,”吴瀚盯着屏幕,眼睛通红,“要么计算量太大,要么效果不好。模拟电路一个简单的lc滤波器就能解决的问题,数字算法居然这么难。”

    “因为模拟电路是并行处理,天生适合宽频带,”陈永仁不知什么时候进来了,他也在熬夜,给各个组做技术指导,“数字算法是串行处理,要覆盖宽频带就要高采样率,高采样率就意味着高计算量。”

    “那怎么办?这个算法不能放弃,电源噪声抑制是关键功能。”

    陈永仁在白板上画了个框图:“换个思路。不追求抑制所有频率的噪声,只抑制对电路性能影响最大的那些频率。比如,时钟频率的谐波、数据率的倍频。这些频率是已知的,可以用窄带滤波器专门抑制。”

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    “有道理!”吴瀚重新设计,“用一组并行的iir滤波器,每个滤波器针对一个特定频率。这样计算量大减,效果还更好。”

    第五天,赵刚的时钟抖动滤波算法也完成了。他用的是卡尔曼滤波,预测时钟抖动趋势,提前补偿。

    第六天,所有算法完成初步设计,开始硬件实现评估。

    问题又来了:四个算法加起来,需要的硬件资源超出了预算。

    “温度补偿:1600个逻辑门,1kb存储器。”

    “通道校准:2200个逻辑门,2kb存储器。”

    “电源抑制:1800个逻辑门,无存储器。”

    “时钟滤波:2500个逻辑门,2kb存储器。”

    “总计:8100个逻辑门,5kb存储器。”

    陈浩报出数字时,声音都在抖:“数字部分总预算只有个逻辑门和8kb存储器。这四个算法就占了81的逻辑门和62的存储器,其他功能怎么办?”

    吴瀚瘫在椅子上,七天来的第一次感到绝望。“我们优化到极限了,再优化就要牺牲性能。”

    “那就牺牲,”陈永仁突然说,“但不是每个算法都牺牲。分析一下,哪个算法效果最好,哪个可以简化。”

    六个人开始分析。最后得出结论:温度补偿和时钟滤波效果最显着,电源抑制次之,通道校准虽然巧妙,但实际场景中通道失配变化很慢,不需要那么复杂的算法。

    “简化通道校准,”吴瀚咬牙,“把盲校准改成定期校准,把1024符号累加减到256符号。这样逻辑门可以减少到1000个,存储器减到05kb。”

    “那校准精度会下降。”

    “下降就下降,总比没有强。”

    第七天晚上十一点,最终方案出炉:四个算法总计6800个逻辑门,35kb存储器。在预算范围内。

    吴瀚按下秒表:166小时42分钟。比七天还提前了1小时18分钟。

    他站起来,想宣布胜利,结果腿一软,直接坐地上了。其他人也差不多,李敏趴在桌子上就睡着了,小杨靠着墙打呼噜,陈浩和刘博互相搀扶着才能站稳。

    陈永仁和林辰走进来,看到这场景,没说话,只是默默地把毯子盖在每个人身上。

    “他们做到了,”陈永仁轻声说。

    “嗯,做到了,”林辰看着白板上那些密密麻麻的公式,“用算法替代模拟,这条路走通了。这不仅是省了面积,是设计理念的革新。”

    “可惜外界不会知道,这七个日夜发生了什么。”

    “芯片行业就是这样,台上一分钟,台下十年功,”林辰拍拍他,“走吧,让他们睡。明天还有硬仗要打。”

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