軟輸入軟輸出MIMO檢測算法和硬件結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、與單天線技術(shù)相比,多輸入多輸出( Multiple-Input and Multiple-Output)技術(shù)能夠在不增加額外帶寬和功率的前提下提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率或者連接可靠性,近年來已成為無線通信系統(tǒng)算法設(shè)計與硬件實現(xiàn)的研究熱點之一。接收機(jī)MIMO信號檢測的計算復(fù)雜度和檢測性能是MIMO技術(shù)走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵。迭代檢測技術(shù)通過在MIMO信號檢測器和信道譯碼器之間迭代地交換軟信息,能夠顯著提高M(jìn)IMO信號檢測的性能。然而,檢測性能的提

2、高,伴隨而來的是相對于非迭代檢測器更高的復(fù)雜度和更低的數(shù)據(jù)吞吐率。因此,設(shè)計一種支持迭代的高性能、高吞吐率軟輸入軟輸出 MIMO檢測器,對于滿足未來無線通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的帶寬要求,具有十分重要的意義。
　　本文綜合考慮面積、吞吐率和檢測性能等因素,基于定復(fù)雜度球形譯碼(Fixed Complexity Sphere Decoding,FSD)檢測算法,提出并實現(xiàn)了一種支持4×4天線、64-QAM調(diào)制的軟輸入軟輸出 MIMO信號檢測器。

3、在算法層面,為了提高檢測器BER性能,引進(jìn)了最小均方誤差-智能排序QR分解(Minimum Mean Square Error Smart Ordered QR Decomposition,MMSE-SOQRD)預(yù)處理方法,并采用了并行候選路徑添加的方法,提高了軟信息計算的準(zhǔn)確性;為了降低檢測器的計算復(fù)雜度,采用了非平衡子節(jié)點展開和混合枚舉的方法,大大減少了樹搜索訪問節(jié)點的數(shù)目。在超大規(guī)模集成電路(Very Large Scale In

4、tegrated,VLSI)架構(gòu)層面,采用了一種高效的并行深度多級流水線結(jié)構(gòu),采用了硬件資源復(fù)用和共享的設(shè)計方案,提高了面積效率。
　　仿真結(jié)果表明,本文所提出的軟輸入軟輸出MIMO檢測算法能夠接近最優(yōu)檢測的性能,同時保持著相對較低的復(fù)雜度。通過對該檢測器在TSMC90nm工藝ASIC流程中實現(xiàn),該檢測器的數(shù)據(jù)吞吐率可達(dá)2.2Gbps,面積效率為3.96Mbps/kG。在和其他文獻(xiàn)類似設(shè)計的比較中,本文提出的MIMO檢測器在數(shù)據(jù)吞