LTE-LTe-A系統(tǒng)中MIMO檢測算法的硬件電路設(shè)計.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，但同時也導(dǎo)致信號檢測難度增加。而隨著天線數(shù)和調(diào)制方式的不斷增加，MIMO檢測算法實現(xiàn)復(fù)雜度增加，系統(tǒng)對硬件實現(xiàn)的靈活性要求越來越高。因此，設(shè)計高性能、較低復(fù)雜度的可重構(gòu)MIMO檢測器成為當(dāng)前通信領(lǐng)域基帶芯片研究的熱點之一。
　　本文通過對MIMO檢測算法的分析和對比，選取其中性能表現(xiàn)較好的算法，并結(jié)合現(xiàn)有的MIMO檢測器研究方案，設(shè)計了一種

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

3、的檢測器架構(gòu)的各個模塊進(jìn)行硬件設(shè)計和優(yōu)化，重點對其中的PED計算模塊進(jìn)行關(guān)鍵路徑的優(yōu)化，對基本的乘法和平方操作大幅簡化，以降低系統(tǒng)時延和硬件開銷，對排序模塊的互聯(lián)進(jìn)行可重構(gòu)設(shè)計，使該檢測器支持多種不同的參數(shù)配置。
　　本文通過Matlab對K-best檢測算法進(jìn)行浮點與定點仿真，確定合適的定點結(jié)構(gòu)，采用Modelsim仿真工具基于Verilog HDL對K-best的功能進(jìn)行仿真驗證，最后在CycloneⅣ上進(jìn)行實現(xiàn)。實驗結(jié)果顯示

4、，本文所設(shè)計的MIMO檢測器適用于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)計的檢測器吞吐量可達(dá)2.88Gbps。相比部分同類檢測器的硬件設(shè)計，本文設(shè)計的MIMO檢測器在硬件資源增加了50％的情況下，性能提高了5倍，同時還支持參數(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