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

1、隨著寬帶無線通信的快速發(fā)展，MIMO系統(tǒng)的應用變得越來越急迫。本文研究了理想情況下BER性能可以達到最優(yōu)的球形檢測算法，重點側重于兩類球形檢測算法——廣度優(yōu)先K-best與深度優(yōu)先單樹搜索(STS-SD)的FPGA實現(xiàn)及MIMO演示系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。
　　 為了將球形檢測問題轉化為樹搜索問題必須先完成信道矩陣的QR分解，由于其復雜度很高一般不適合用依靠指令運行的DSP來實現(xiàn)。一般來說K-best檢測需要大量的比較選擇電路實現(xiàn)排序

2、操作，這對于FPGA或VLSI來說是不利的。深度優(yōu)先搜索本質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，但是當信噪比較低時需要遍歷足夠多的葉子節(jié)點才有可能搜索到最大似然解。同時這種邏輯結構不具備類似K-best檢測器的并行結構因此從傳統(tǒng)意義上說不適合于在VLSI層次上實現(xiàn)，如果要實現(xiàn)軟輸出更是困難。論文的主要工作如下:
　　 1.設計了兩種QR分解的FPGA實現(xiàn)方案，這兩種方案分別側重于吞吐率與資源占用。

3、　　 2.研究并實現(xiàn)了K-best檢測器。本文在Sort-free方法（避免了排序操作）的基礎上利用星座圖快速尋找局部最優(yōu)節(jié)點并通過設計流水結構使檢測器實現(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實現(xiàn)方案。STS-SD僅通過一次樹搜索同時獲得最大似然度量與反假設度量從而減少了冗余計算。一種高效的前、后向并行工作的結構使得利用VLSI(FPGA)實現(xiàn)深度優(yōu)先的球形檢測算法成為可能。為縮短較長

4、的關鍵路徑，引入了基于星座點相角關系的枚舉準則，這同時也大大簡化了局部最優(yōu)節(jié)點的搜索。本文對上三角矩陣R的元素進行預先初始化可以減少不必要的乘法器從而進一步縮短關鍵路徑。綜合考慮以上因素，給出了關鍵單元的FPGA實現(xiàn)方案。
　　 4.設計并硬件實現(xiàn)了一套MIMO-OFDM系統(tǒng)。基于LTE下行鏈路物理層標準給出了該系統(tǒng)的主要指標與參數(shù)，結合硬件板卡的資源與特點設計了系統(tǒng)架構，在此基礎上以大量設計框圖的形式對需要在FPGA中實現(xiàn)的模