华体会体育-平台地址—华体会_如何用赛灵思FPGA实现4G无线球形检测器

日期:2022-04-27 00:30:01 | 人气:

本文摘要:MIMO无线系统最佳软裁决检测方式是仅次于似然(ML)检测器。ML检测因为比特误码率(BER)性能出众,十分热门。 不过,必要实行的复杂性不会随着天线和调制方案的减少呈圆形指数级强化,使ASIC或FPGA仅有能用作用于少数天线的低密度调制方案。 WiMAX对宽带互联网终端如同手机对语音通信一样意义非凡。它可以代替DSL和有线服务,随时随地获取互联网终端。只必须关上计算机,相连到最近的WiMAX天线,就可以游览全世界的网络了。

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MIMO无线系统最佳软裁决检测方式是仅次于似然(ML)检测器。ML检测因为比特误码率(BER)性能出众,十分热门。

不过,必要实行的复杂性不会随着天线和调制方案的减少呈圆形指数级强化,使ASIC或FPGA仅有能用作用于少数天线的低密度调制方案。  WiMAX对宽带互联网终端如同手机对语音通信一样意义非凡。它可以代替DSL和有线服务,随时随地获取互联网终端。只必须关上计算机,相连到最近的WiMAX天线,就可以游览全世界的网络了。

  宽带互联网终端遇上的仅次于挑战之一就是移动性,而这正是近期的WiMAX标准所要解决问题的。IEEE802.16e-2005讲解了传输和接管过程中多根天线的用法,即MIMO概念,又称作多输出多输入,是移动WiMAX的一个关键特性。  空分适配(SDM)MIMO处置可明显提升频谱效率,进而大幅度减少无线通信系统的容量。

空分适配MIMO通信系统作为一种需要大幅度提高无线系统容量和相连可靠性的手段,近来更有了人们的普遍注目。  MIMO无线系统最佳软裁决检测方式是仅次于似然(ML)检测器。

ML检测因为比特误码率(BER)性能出众,十分热门。不过,必要实行的复杂性不会随着天线和调制方案的减少呈圆形指数级强化,使ASIC或FPGA仅有能用作用于少数天线的低密度调制方案。  在MIMO检测中,既能维持与最佳ML检测相媲美的BER性能,又能大幅度减少计算出来复杂性的出众方法非球形检测法什科。

这种方法不仅需要减少SDM和空分多终端系统的检测复杂性,同时又能维持与最佳ML检测相媲美的BER性能。构建球形检测器有多种方法,每种方法又有多种不同算法,因此设计人员可以在诸如无线信道的吞吐量、BER以及实行复杂性等多项性能指标之间谋求最佳均衡。  虽然算法(比如K-best或者深度优先搜寻)和硬件架构对MIMO检测器的最后BER性能显而易见有很大的影响,不过一般在球形检测之前展开的信道矩阵预处理也不会对MIMO检测器的最后BER性能产生极大影响。信道矩阵预处理可繁可珍,比如根据对信道矩阵展开的方差计算结果(variancecomputation),计算出来出有处置空分适配数据流的优先次序,也可以用于非常复杂的矩阵因子分解成方法来确认更为理想(以BER取决于)的数据流处置优先次序。

  SignumConcepts是一家总部坐落于圣地亚哥的通信系统开发公司,仍然与赛灵思和莱斯大学(RiceUniversity)积极开展通力合作,运用FPGA设计出有了用作802.16e宽带无线系统的空分适配MIMO的MIMO检测器。该处理器使用信道矩阵实处理器,构建了类似于贝尔实验室分层机时(BLAST)结构上使用的倒数阻碍抵销处置技术,最后超过了相似仅次于似然性能。  系统考虑到因素  理想情况下,检测过程拒绝对所有有可能的符号向量人组展开ML解决方案计算出来。

球形检测器目的通过用于非常简单的算术运算减少计算出来复杂性,同时还需要维持最后结果的数值完整性。我们的方法,第一步是把简单的数值信道矩阵分解成为只有实数的表达式。这个运算减少了矩阵维数,但修改了处置矩阵元的计算出来。

减少计算出来复杂性的第二个方面反映在,增加检测方案分析和处置的附加符号。其中,对信道矩阵展开QR分解成是至关重要的一步。  图1.用作球形检测器MIMO检测的部分欧几里德距离度量方程  图1表明的是如何展开数学切换,得出结论计算出来部分欧几里德距离度量法的最后表达式。

欧几里德距离度量法是球形检测过程的基础。R代表三角形矩阵,用作处置以矩阵元rM,M开始的附加符号的迭代法。其中,M代表信道矩阵以实数传达的维数。该解决方案通过M次递归定义出迭代树结构,树根的每层i对应第i根天线的处置符号。

  构建树根的迭代有几种可选方法。在我们的实施方案中,则用于了广度优先搜寻法,这是因为该方法使用倍受青睐的前馈结构,因此具备硬件友好关系特征。

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在每一层,该实施方案只自由选择K个距离大于的生还节点来计算出来拓展情况。  球形检测器处置天线的次序对BER性能具有很大的影响。因此,在展开球形检测前,我们的设计使用了类似于V-BLAST技术的信道新的排序技术。

  该方法通过多次递归,计算出来出有信道矩阵的伪逆矩阵的行范数,然后确认信道矩阵最佳佩检测次序。根据递归次数,该方法可以自由选择出有范数仅次于或者大于的行。欧几里德范数大于的逆矩阵行回应天线的影响最弱,而欧几里德范数仅次于的行则回应天线的影响最强。

这种精致的方法首先处置最强的数据流,随后依序递归处置功率从低到较低的数据流。  FPGA硬件应用于  为构建上述系统,我们使用了赛灵思Virtex-5FPGA技术。

该设计流程使用赛灵思SystemGenerator展开设计捕捉、建模和检验。为了反对各种有所不同数量的天线/用户和调制次序,我们将检测器设计用作拒绝最低的4x4、64-QAM情况下。  我们的模型假设接管方十分确切信道矩阵,这可以通过传统的信道估计方法来构建。在信道新的排序和QR分解成之后,我们开始用于球形检测器。

为打算用于硬输出、硬输入信道解码器(如turbo解码器),我们通过计算出来检测到的比特的对数似然比(LLR)来分解硬输入。  该系统的主要架构元素还包括数据副载波处置和系统子模块管理功能,以便实时处理所须要数量的子载波,同时仅次于程度地减少处置时延。

对每个数据副载波都展开了信道矩阵估计,限定版了每个信道矩阵能用的处置时间。对顺位的FPGA而言,其目标时钟频率为225MHz,通信比特率为5MHz(相等于WiMAX系统中的360个数据子载波),每个信道矩阵间隔能用的处置时钟周期数为64。

  我们使用硬件功能单元高超的流水线和时分复用(TDM)功能,以超过WiMAXOFDM符号的动态拒绝。  除了低数据亲率外,在架构设计指导过程中掌控子模块时延也是一个最重要的问题。我们通过引进倒数信道矩阵的TDM解决问题了时延问题。

这种方法可以缩短同一信道矩阵元之间的处置时间,同时还能维持较高的数据吞吐量。包含TDM组的信道数会随着子模块的有所不同而变化。在TDM方案中,信道矩阵求逆过程用了5个信道,而有15个信道在实数QR分解成模块中展开了时分复用。

图2是该系统的高级流程图。  图2.MIMO802.。


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本文来源:华体会-www.tcl-kt.com

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