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用于LTE-TDD下行系统的MIMO检测器的研究与实现

作　者: 方琳
导　师: 王俊宇
学　校: 复旦大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 无线通信 LTE-TDD MIMO检测球形检测算法低功耗
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 39次
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内容摘要

近年来,随着无线通信技术的迅猛发展,无线通信系统正朝着高速率、宽频带的方向发展；传统的时分复用和频分复用技术已经不能满足无线网络中数据传输的要求。3G技术正处在大规模的商用起步阶段；4G网络的研究已经在全球展开；长期演进(Long Term Evolution, LTE)系统成为准4G的标准,其中LTE-TDD系统是基于时分同步的码分多址技术(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access, TD-SCDMA)发展的准4G标准。多输入多输出(Multi-Input Multi-Output, MIMO)技术是LTE系统的关键技术之一。本文的研究内容是基于LTE-TDD下行链路系统的MIMO信号检测器的算法优化与电路实现。MIMO技术在不增加系统带宽和发射信号功率的前提下大幅度提高了系统的信道容量和数据传输速率,在无线频带资源紧张、信息传输量巨大的通信系统中具有很大的优势。信号检测是MIMO系统的关键组成部分之一。如何实现高性能、低功耗的信号检测是本文的研究重点。本文的研究分为两个方面：算法优化和电路实现。在算法优化方面,基于度量值优先算法,提出了三种优化方案：快速约束半径方案、近似单跳变的复数枚举方案和删减冗余点方案。仿真结果表明在同等的BER接收性能条件下,信号检测的计算复杂度可以降低20%至35%。在电路实现方面,采用低功耗、低成本的系统架构；利用流水实现了较高的吞吐率,数据存储接口设计满足多天线和多模式配置的需求。本文对设计的MIMO检测系统进行了FPGA功能验证,并在SMIC0.13μm EEPROM工艺下完成了芯片的流片实现。在SMIC0.13μmCMOS工艺下的仿真数据表明,本文实现的MIMO检测器在4天线64-QAM的配置下的功耗为10.5mW,同时数据吞吐率为268Mbps,其归一化功耗相比其他设计减少了约30%-50%。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
第一章引言  5-9
  1.1 研究背景与意义  5-6
  1.2 国内外研究现状  6-7
  1.3 本文的贡献与组织结构  7-9
第二章系统模型与MIMO检测算法研究  9-28
  2.1 MIMO系统模型  9-13
  2.2 LTE-TDD下行系统中的MIMO技术  13-16
  2.3 LTE-TDD下行接收机系统中的MIMO检测器  16-18
  2.4 传统的MIMO检测算法  18-22
  2.6 球形检测算法  22-27
  2.7 小结  27-28
第三章 MIMO检测算法的优化  28-48
  3.1 球形检测算法的优化方向  28-32
  3.2 基于度量值优先算法的优化  32-42
  3.3 算法性能仿真和比较  42-47
  3.4 小结  47-48
第四章 MIMO检测器系统电路设计与实现  48-62
  4.1 系统设计要求分析  48-51
  4.2 系统架构与流水线设计  51-53
  4.3 各个模块的实现介绍  53-60
  4.4 小结  60-62
第五章 FPGA验证与ASIC实现  62-70
  5.1 FPGA验证  62-63
  5.2 基于ASIC的系统实现与仿真验证  63-69
  5.3 小结  69-70
第六章总结与展望  70-71
参考文献  71-74
硕士期间发表的论文和专利  74-75
致谢  75-76

用于LTE-TDD下行系统的MIMO检测器的研究与实现

内容摘要

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