CEVA解決方案 - 如何使用最大似然檢測器方案優(yōu)化MIMO接收器性能

　　CEVA解決方案

　　CEVA通過推出最大似然MIMO檢測器（MLD）來應(yīng)對MIMO接收器的挑戰(zhàn)。該MLD是緊密耦合擴展加速器硬件單元。該MLD能夠處理LTE——先進的Cat.7數(shù)據(jù)流并產(chǎn)生軟輸出最大對數(shù)解決方案。

　　該MLD加速器達到了次優(yōu)最大似然（ML）解決方案，可用于4×4或3×3 MIMO @12.6 Mega-tones/秒，使用軟輸出球解碼器方法，以及2×2基于LORD 的ML解決方案 @ 28.8 Mega-tones/秒，使用載波聚合。該MLD設(shè)計用于移動應(yīng)用，強調(diào)低功耗設(shè)計理念。

　　功能集

　　MLD功能集包括對以下的支持：

　　* 從2×2到4×4 MIMO的可變傳輸模式，且每層可配置的調(diào)制高達64QAM。

　　* 三種搜索優(yōu)化：每個樹層的用戶自定義層排序，初始半徑和搜索半徑。

　　* 通過提供吞吐量控制能力，CEVA MLD解決了軟輸出球解碼的非確定性質(zhì)，包括用于音調(diào)處理的上下循環(huán)計數(shù)界線。另外，使用用戶自定義的基于時間標(biāo)記的終端來保持系統(tǒng)吞吐量。

　　* 可以擴展軟比特來補償SNR和調(diào)制因數(shù)。

　　* 在內(nèi)部符號和內(nèi)層解決方案中提供對LLR排列的支持

　　* 內(nèi)層解映射：支持兩個代碼層，使MLD能夠?qū)⑺鶎憯?shù)據(jù)拆分到兩個不同的目的地。

　　* 可擴展的硬件解決方案實現(xiàn)了性能/功率/面積的權(quán)衡，包括選擇MLD引擎的數(shù)量、緩沖器大小和接口時鐘比率。

　　另外，加速器提供了廣泛的調(diào)試和性能分析能力。

　　MLD加速器方框圖

　　圖5描述了MLD加速器的方框圖，其包含了一個AXI接口、輸入緩沖器、分配器、最大似然引擎（Maximum Likelihood Engine，MLE）、LLR發(fā)生器、重排序緩沖器和輸出緩沖器。

　　輸入緩沖器存儲了大量的音調(diào)數(shù)據(jù)，通過分配器，每次傳送一個音調(diào)到MLE。每個MLE輸出有關(guān)檢測到的比特數(shù)據(jù)；這進而通過LLR發(fā)生器轉(zhuǎn)化為LLR格式。重排序緩沖器積累LLR 數(shù)據(jù)，以便傳輸和發(fā)送有序的輸出到輸出緩沖器中。輸出緩沖器通過AXI接口將LLR寫到接收鏈中的下一個模塊。

　　MLD性能

　　圖6描述了與MMSE接收器相比較的CEVA MLD TCE的性能，使用了4×4空間復(fù)用MIMO。封包出錯率中的吞吐量可在不同的SNR條件下評估。LTE信道設(shè)置在EPA 5Hz和低相關(guān)傳播條件上。

　　CEVA的解決方案獲得接近ML的結(jié)果，而MMSE遭受嚴(yán)重的性能下降，即便在低相關(guān)條件下。對于更高的相關(guān)條件，MMSE將會進一步惡化。

　　相比之下，具有類似性能的K-best解決方案將需要超過兩倍的CEVA MLD TCE范圍。

　　CEVA MLD TCE包含了：

　　* 相比單純的ML解碼，MIMO 4×4具有低于1.5dB損失的極佳精確度。

　　* 無精度損失解碼MIMO 2×2 （LORD同等性能和復(fù)雜性）。

　　* 超低功耗設(shè)計。

　　* 有競爭力的芯片尺寸。

　　圖7描述了4×4 MIMO的性能，采用64-QAM調(diào)制，SM在最高編碼速率下。即使在這些條件下，相比理想的ML結(jié)果，CEVA MLD TCE仍提供了低于1.5dB的精度損失。

　　說明了SM 在最高編碼速率下的2×2 MIMO的性能，采用64-QAM 調(diào)制。CEVA MLD TCE提供完美的ML性能。

　　MIMO技術(shù)已經(jīng)成為無線通信領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過近幾年的持續(xù)發(fā)展，MIMO技術(shù)將越來越多地應(yīng)用于各種無線通信系統(tǒng)。在無線寬帶移動通信系統(tǒng)方面，第3代移動通信合作計劃（3GPP）已經(jīng)在標(biāo)準(zhǔn)中加入了MIMO技術(shù)相關(guān)的內(nèi)容，B3G和4G的系統(tǒng)中也將應(yīng)用MIMO技術(shù)。在無線寬帶接入系統(tǒng)中，正在制訂中的802.16e、802.11n和802.20等標(biāo)準(zhǔn)也采用了MIMO技術(shù)。在其他無線通信系統(tǒng)研究中，如超寬帶（UWB）系統(tǒng)、感知無線電系統(tǒng)（CR），都在考慮應(yīng)用MIMO技術(shù)。 　　隨著使用天線數(shù)目的增加，MIMO技術(shù)實現(xiàn)的復(fù)雜度大幅度增高，從而限制了天線的使用數(shù)目，不能充分發(fā)揮MIMO技術(shù)的優(yōu)勢。目前，如何在保證一定的系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上降低MIMO技術(shù)的算法復(fù)雜度和實現(xiàn)復(fù)雜度，成為業(yè)界面對的巨大挑戰(zhàn)。