目錄 序 前言 第1章 緒論 1 1.1 應用需求 1 1.1.1 未來典型應用 2 1.1.2 通信系統需求 5 1.2 移動通信與MIMO檢測 7 1.2.1 通信技術發展 7 1.2.2 5G關鍵技術 9 1.2.3 MIMO基帶處理 13 1.2.4 大規模MIMO檢測難點 18 1.3 MIMO檢測芯片研究現狀 19 1.3.1 基于ISAP的MIMO檢測芯片 19 1.3.2 基于ASIC的MIMO檢測芯片 24 1.3.3 傳統MIMO檢測芯片的局限性 40 1.4 MIMO檢測動態重構芯片技術 40 1.4.1 可重構計算概述 40 1.4.2 MIMO檢測動態重構芯片研究現狀 48 參考文獻 57 第2章 線性大規模MIMO檢測算法 65 2.1 線性算法概述 65 2.2 紐曼級數近似算法 68 2.2.1 算法設計 68 2.2.2 誤差分析 69 2.2.3 復雜度與誤塊率 72 2.3 切比雪夫迭代算法 75 2.3.1 算法設計 75 2.3.2 收斂性 79 2.3.3 復雜度與并行性 83 2.3.4 誤比特率 85 2.3.5 信道模型影響分析 87 2.4 雅可比迭代算法 89 2.4.1 加權雅可比迭代及收斂性 89 2.4.2 復雜度及誤幀率 93 2.4.3 信道模型影響分析 96 2.5 共軛梯度算法 97 2.5.1 算法設計 97 2.5.2 收斂性 99 2.5.3 迭代初值及搜索 100 2.5.4 復雜度與并行性 104 2.5.5 誤符號率 105 參考文獻 107 第3章 線性大規模MIMO檢測架構 110 3.1 紐曼級數近似硬件架構 110 3.1.1 VLSI頂層結構 110 3.1.2 近似求逆及匹配濾波模塊 111 3.1.3 均衡和SINR模塊 112 3.1.4 IFFT及LLR模塊 113 3.1.5 基于Cholesky分解求逆模塊 113 3.2 切比雪夫迭代硬件架構 115 3.2.1 VLSI頂層結構 115 3.2.2 初始模塊 115 3.2.3 迭代模塊 117 3.2.4 LLR模塊 118 3.2.5 實驗結果與比較 118 3.3 加權雅可比迭代硬件架構 121 3.3.1 VLSI頂層架構 121 3.3.2 對角脈動陣列 122 3.3.3 WeJi模塊 124 3.3.4 LLR模塊 126 3.3.5 實驗結果與比較 127 3.4 共軛梯度法硬件架構 133 3.4.1 VLSI頂層結構 133 3.4.2 輸入輸出模塊 133 3.4.3 乘法模塊 134 3.4.4 迭代模塊 135 3.4.5 實驗結果及比較 136 參考文獻 138 第4章 非線性大規模MIMO信號檢測算法 141 4.1 傳統非線性MIMO信號檢測算法 142 4.1.1 ML信號檢測算法 142 4.1.2 SD信號檢測算法和K-best信號檢測算法 144 4.2 CHOSLAR算法 147 4.2.1 系統模型 147 4.2.2 QR分解 147 4.2.3 格基規約 149 4.2.4 Cholesky預處理 150 4.2.5 改進K-best檢測器及其性能仿真 156 4.2.6 總結和分析 161 4.3 TASER算法 163 4.3.1 系統模型 163 4.3.2 半定松弛 165 4.3.3 算法分析 165 4.3.4 性能分析 168 4.3.5 計算復雜度 169 參考文獻 170 第5章 非線性大規模MIMO檢測硬件架構 175 5.1 CHOSLAR硬件架構 175 5.1.1 VLSI結構 175 5.1.2 實現結果和比較 182 5.2 TASER硬件架構 185 5.2.1 架構綜述 185 5.2.2 基本處理單元 187 5.2.3 實現細節 188 5.2.4 FPGA實現結果 189 5.2.5 ASIC實現結果 191 參考文獻 193 第6章 大規模MIMO檢測動態重構芯片 196 6.1 算法分析 196 6.1.1 算法分析方法 197 6.1.2 算法共性 198 6.1.3 計算模型 198 6.2 數據通路 200 6.2.1 可重構運算單元陣列結構 201 6.2.2 運算單元結構 203 6.2.3 共享存儲器 207 6.2.4 互連 209 6.3 配置通路 240 6.3.1 控制設計 241 6.3.2 主控接口 241 6.3.3 配置控制器 243 6.3.4 配置包設計 244 6.3.5 映射方法 248 參考文獻 253 第7章 大規模MIMO檢測VLSI架構展望 257 7.1 服務器端應用展望 258 7.1.1 5G通信特點概要 258 7.1.2 服務器端特點概要 260 7.1.3 服務器端應用 261 7.2 移動終端應用展望 267 7.2.1 基于ASIC的檢測芯片應用 268 7.2.2 基于可重構的檢測芯片應用 272 7.3 邊緣計算應用展望 275 7.3.1 邊緣計算的概念 276 7.3.2 檢測芯片在邊緣計算應用 278 參考文獻 281 彩圖