LTE-LTe-A系統(tǒng)中MIMO檢測(cè)算法的硬件電路設(shè)計(jì).pdf

1、MIMO技術(shù)充分利用信道的空間特性，能夠在不增加系統(tǒng)帶寬的情況下提升系統(tǒng)的吞吐率和頻譜效率，但同時(shí)也導(dǎo)致信號(hào)檢測(cè)難度增加。而隨著天線數(shù)和調(diào)制方式的不斷增加，MIMO檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度增加，系統(tǒng)對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)的靈活性要求越來越高。因此，設(shè)計(jì)高性能、較低復(fù)雜度的可重構(gòu)MIMO檢測(cè)器成為當(dāng)前通信領(lǐng)域基帶芯片研究的熱點(diǎn)之一。
　　本文通過對(duì)MIMO檢測(cè)算法的分析和對(duì)比，選取其中性能表現(xiàn)較好的算法，并結(jié)合現(xiàn)有的MIMO檢測(cè)器研究方案，設(shè)計(jì)了一種

2、高吞吐量，較高BER性能的可重構(gòu)MIMO檢測(cè)器。具體研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1)對(duì)當(dāng)前主流的MIMO檢測(cè)算法進(jìn)行分析，從計(jì)算復(fù)雜度、性能、靈活性以及硬件實(shí)現(xiàn)途徑等因素進(jìn)行對(duì)比分析，最終選取K-best檢測(cè)算法作為本文的硬件實(shí)現(xiàn)算法;(2)通過分析K-best檢測(cè)算法的原理和計(jì)算步驟，提取K-best檢測(cè)過程中核心算子的主要特征，對(duì)核心算子的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行改進(jìn)，在保證系統(tǒng)靈活性的前提下設(shè)計(jì)了高吞吐率的MIMO檢測(cè)器硬件架構(gòu);(3)對(duì)提出

3、的檢測(cè)器架構(gòu)的各個(gè)模塊進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和優(yōu)化，重點(diǎn)對(duì)其中的PED計(jì)算模塊進(jìn)行關(guān)鍵路徑的優(yōu)化，對(duì)基本的乘法和平方操作大幅簡(jiǎn)化，以降低系統(tǒng)時(shí)延和硬件開銷，對(duì)排序模塊的互聯(lián)進(jìn)行可重構(gòu)設(shè)計(jì)，使該檢測(cè)器支持多種不同的參數(shù)配置。
　　本文通過Matlab對(duì)K-best檢測(cè)算法進(jìn)行浮點(diǎn)與定點(diǎn)仿真，確定合適的定點(diǎn)結(jié)構(gòu)，采用Modelsim仿真工具基于Verilog HDL對(duì)K-best的功能進(jìn)行仿真驗(yàn)證，最后在CycloneⅣ上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示

4、，本文所設(shè)計(jì)的MIMO檢測(cè)器適用于2×2到4×4的多種天線配置;支持QPSK、16-QAM、64-QAM三種調(diào)制方式，其中，K值支持1到8的任意整數(shù);在天線規(guī)模為4×4，采用64-QAM調(diào)制方式，K=8的條件下，本文設(shè)計(jì)的檢測(cè)器吞吐量可達(dá)2.88Gbps。相比部分同類檢測(cè)器的硬件設(shè)計(jì)，本文設(shè)計(jì)的MIMO檢測(cè)器在硬件資源增加了50％的情況下，性能提高了5倍，同時(shí)還支持參數(shù)的可重構(gòu)配置，充分滿足了LTE/LTE-A系統(tǒng)要求，并且在吞吐量和靈