MIMO系統(tǒng)中軟輸出球形檢測(cè)器的研究及系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著寬帶無(wú)線(xiàn)通信的快速發(fā)展，MIMO系統(tǒng)的應(yīng)用變得越來(lái)越急迫。本文研究了理想情況下BER性能可以達(dá)到最優(yōu)的球形檢測(cè)算法，重點(diǎn)側(cè)重于兩類(lèi)球形檢測(cè)算法——廣度優(yōu)先K-best與深度優(yōu)先單樹(shù)搜索(STS-SD)的FPGA實(shí)現(xiàn)及MIMO演示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
　　 為了將球形檢測(cè)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為樹(shù)搜索問(wèn)題必須先完成信道矩陣的QR分解，由于其復(fù)雜度很高一般不適合用依靠指令運(yùn)行的DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)K-best檢測(cè)需要大量的比較選擇電路實(shí)現(xiàn)排序

2、操作，這對(duì)于FPGA或VLSI來(lái)說(shuō)是不利的。深度優(yōu)先搜索本質(zhì)上是從全局考慮因此其BER性能理論上與最大似然方法完全相同，但是當(dāng)信噪比較低時(shí)需要遍歷足夠多的葉子節(jié)點(diǎn)才有可能搜索到最大似然解。同時(shí)這種邏輯結(jié)構(gòu)不具備類(lèi)似K-best檢測(cè)器的并行結(jié)構(gòu)因此從傳統(tǒng)意義上說(shuō)不適合于在VLSI層次上實(shí)現(xiàn)，如果要實(shí)現(xiàn)軟輸出更是困難。論文的主要工作如下:
　　 1.設(shè)計(jì)了兩種QR分解的FPGA實(shí)現(xiàn)方案，這兩種方案分別側(cè)重于吞吐率與資源占用。

3、　　 2.研究并實(shí)現(xiàn)了K-best檢測(cè)器。本文在Sort-free方法（避免了排序操作）的基礎(chǔ)上利用星座圖快速尋找局部最優(yōu)節(jié)點(diǎn)并通過(guò)設(shè)計(jì)流水結(jié)構(gòu)使檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)了較高的吞吐率與較少的資源占用。
　　 3.研究并給出了STS-SD的FPGA實(shí)現(xiàn)方案。STS-SD僅通過(guò)一次樹(shù)搜索同時(shí)獲得最大似然度量與反假設(shè)度量從而減少了冗余計(jì)算。一種高效的前、后向并行工作的結(jié)構(gòu)使得利用VLSI(FPGA)實(shí)現(xiàn)深度優(yōu)先的球形檢測(cè)算法成為可能。為縮短較長(zhǎng)

4、的關(guān)鍵路徑，引入了基于星座點(diǎn)相角關(guān)系的枚舉準(zhǔn)則，這同時(shí)也大大簡(jiǎn)化了局部最優(yōu)節(jié)點(diǎn)的搜索。本文對(duì)上三角矩陣R的元素進(jìn)行預(yù)先初始化可以減少不必要的乘法器從而進(jìn)一步縮短關(guān)鍵路徑。綜合考慮以上因素，給出了關(guān)鍵單元的FPGA實(shí)現(xiàn)方案。
　　 4.設(shè)計(jì)并硬件實(shí)現(xiàn)了一套MIMO-OFDM系統(tǒng)?；贚TE下行鏈路物理層標(biāo)準(zhǔn)給出了該系統(tǒng)的主要指標(biāo)與參數(shù)，結(jié)合硬件板卡的資源與特點(diǎn)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上以大量設(shè)計(jì)框圖的形式對(duì)需要在FPGA中實(shí)現(xiàn)的模