论文部分内容阅读
下一代无线通信系统采用MIMO技术以支持更高的吞吐率，而设计具有高性能、高吞吐率、低复杂度的MIMO检测器则是 MIMO技术发展的关键。迭代检测译码可以使 MIMO检测器的性能逼近最优，该技术要求检测器支持软输入软输出，但软输入软输出的引入不仅大幅提升了检测器设计复杂度，吞吐率也随迭代次数增加而下降。因此，设计一种软输入软输出MIMO检测器，能够在保证接近最优性能的前提下，降低计算复杂度，并能够达到高吞吐率的要求，对下一代无线通信的发展具有重要意义。 本论文综合考虑了 MIMO检测算法的性能、计算复杂度以及硬件实现的适用性等要求，基于堆栈检测算法，提出了一种支持4×4天线配置，64-QAM调制模式的软输入软输出并行堆栈检测算法（Soft-input Soft-output Parallel Stack Algorithm，SISO PSA）。该算法引入了混合节点枚举策略，避免了节点的全展开与排序，大幅降低了计算复杂度；采用了改进的树剪枝准则，增加了节点删除效率，减小了树搜索节点访问量；进一步，对叶子节点展开策略进行了改进，使得叶子节点可以并行展开，提高了树搜索效率，带来了吞吐率的提高。此外，本文基于上述SISO PSA算法设计了MIMO检测器深度多级流水线VLSI硬件架构，采用了层间并行的结构提高了MIMO检测器的吞吐率；提出了先验信息项的分块排序，降低了硬件复杂度以及检测延时，提高了硬件的面积效率。 算法仿真结果表明，本文提出的SISO PSA算法与其他软输入软输出MIMO检测算法相比，在保持较高性能的前提下，有更低的计算复杂度。在硬件实现方面，采用SMIC65nm工艺进行综合与功耗分析，本文设计的MIMO检测器的吞吐率能够达到799.2Mbps，面积效率为2.76Mbit/s/kG，能量效率为0.11nJ/bit。对比同样基于堆栈算法的检测器的硬件实现，本设计具有最高的面积效率。