基于FPGA的無線MIMO球形檢測算法研究及實現(xiàn).pdf

1、多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)是一個具有挑戰(zhàn)意義的研究熱點,它可以有效地解決未來通信中信道容量緊缺的問題。MIMO通信系統(tǒng)有很高的頻譜利用率,在一定的頻段上可以獲得很高的傳輸速率,而且理論上與MIMO的天線數(shù)成正比,在相同發(fā)射功率和傳輸帶寬下,多天線系統(tǒng)比單天線系統(tǒng)的信道容量提高40多倍。在MIMO系統(tǒng)中接收端的信號檢測部分是整個MIMO系統(tǒng)最重要的一部分,因為信號檢測部分如果可以做到準確的檢測,那么系統(tǒng)中的誤碼率性能便可以大大的提升,系

2、統(tǒng)可靠度及頻譜效率也都可以獲得改善。
　　在MIMO檢測中,球形檢測算法是一種比特誤碼率性能接近最佳ML檢測,又能大幅度降低復雜度的有效方法。目前,對MIMO系統(tǒng)的球形檢測算法研究,主要有兩種類型,一類是深度優(yōu)先算法,該算法可以達到與ML相同的性能,缺點是搜索過程中迭代次數(shù)較多,吞吐率不高且復雜度不固定,如SESD(Schnorr-EuchnerSD)算法,列表球算法(LSD)。另一類是廣度優(yōu)先算法,雖然該算法和最大似然檢測算法相

3、比,在性能上有所降低,但是它采用了備受歡迎的前饋結構,具有硬件友好的特征,在檢測信號的每一層,只保留最小的K個度量值對應的路徑來確定擴展情況,如K-Best檢測算法。
　　本文在深入研究球形檢測算法的基礎上,針對K-Best算法采用預測技術和并行排序結合的方法,在不損失性能的情況下,降低了算法的計算復雜度,提出了一種改進的K-Best檢測算法的流水線結構實現(xiàn)方案,給出了QR分解的實現(xiàn)結構。針對MIMO檢測器的設計,深入研究了MIM

4、O檢測算法,分析了基于硬判決的K-Best檢測算法,可以得出,該算法的實現(xiàn)復雜度較低,同時性能處于較好的水平。文中提出的MIMO檢測器的結構以及改進的K-Best算法,對MIMO檢測器的研究有一定的參考價值。
　　針對檢測算法的硬件實現(xiàn),本文在Xilinx公司的FPGA平臺上對所設計的MIMO檢測器進行了綜合實現(xiàn)。為了驗證檢測器能夠正確進行工作,在Modelsim環(huán)境下對檢測器進行了仿真驗證,最終證明,本文設計的檢測器能夠實現(xiàn)符合