MIMO系统中的并行球形译码研究与实现.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目MIMO系统中的并行球形译码研究与实现学科专业通信与信息系统指导教师何春副研究员作者姓名莫明威学号200921240106万方数据分类号密级注1UDC学位论文MIMO系统中的并行球形译码研究与实现（题名和副题名）莫明威（作者姓名）指导教师姓名何春副研究员电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请专业学位级别硕士专业名称通信与信

2、息系统论文提交日期2012.4论文答辩日期2012.5学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人2012年月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日

3、论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要随着第四代移动通信研究热潮的兴起，多输入多输出（MIMO）技术成为研究热点。MIMO技术的研究重点之一是MIMO的信号检测，而球形译码（SD）算法

4、能获得接近最大似然检测的性能，是目前最有前途的MIMO检测算法。本文针对SD算法的计算复杂度依赖于信噪比和信道条件的缺点，研究了固定复杂度的球形译码（FSD）算法，并提出了一种易于硬件实现的改进算法。通过对FSD算法中信道预处理的迭代计算改进为单次计算，改进后的计算量约为改进前-5的1/3，在误码率为10时分别采用16QAM和64QAM调制，改进后的输出硬判决的FSD（MFSD）算法性能比改进前分别降低了0.4和0.48dB，改进后的输出软判决的LFSD（MLFSD）算法BER性能比改进前分别降低了0.

5、05和0.01dB。通过对MLFSD算法的树搜索采用简化的搜索分支配置，使其易于硬件实现，简化后的-5搜索分支数目仅为简化前的1/16，在误码率为10时分别采用16QAM和64QAM调制，简化后的MLFSD算法BER性能比简化前分别降低了0.6和0.58dB。本文针对简化后的MLFSD算法，从算法调整和硬件实现两方面设计和优化了硬件结构，在保持数据吞吐率不变的前提下降低了硬件资源的消耗。对于改进的信道预处理，其中间计算结果可以提供给乔里斯基分解和迫零均衡模块，减少了除法、伪逆矩阵求解和矩阵乘法运算的硬件

6、资源消耗。对于乔里斯基分解模块，结合树搜索的计算公式消除了开方运算。对于树搜索，根据简化的搜索分支配置设计了并行结构，使得该硬件结构支持并行数据处理，通过对不同的调制方式选择不同数量的并行支路，可以实现硬件资源和数据吞吐率之间的折中。本文设计的矩阵求逆、矩阵并行乘法、乔里斯基分解在硬件架构上有一定的借鉴意义。最后，本文将MLFSD算法的硬件结构在Xilinx公司Virtex-7系列FPGA芯片XC7VX485T上实现。本文在Simulink平台上采用基于模型的设计方法，提高了-4HDL代码设计和验证的效

7、率。在误码率为10时分别采用16QAM和64QAM调制，本文的球形译码器的FPGA实现BER性能比其浮点实现分别下降0.7和0.65dB，数据吞吐率达到1.08784Gbps，满足IMT-advanced标准的数据吞吐率要求。关键词：MIMO，信号检测，球形译码，架构设计，FPGA实现I万方数据ABSTRACTABSTRACTWiththeriseoftheresearchofthefourthgenerationmobilecommunications,multipleinputmultipleout

8、put(MIMO)technologyhasbecomearesearchhotspot.MIMOsignaldetectionisoneoftheresearchfocusesinMIMOtechnology,andspheredecodingalgorithmcanobtainetheBERperformanceclosetomaximumlikelihooddetection,whichmakesitthemostpromisingM