如何使用最大似然检测器方案优化MIMO接收器性能

　　关于改良数据速度和/或信噪比，多输入和多输出(mimo)shi争先中心法之yi。经由运用多ge接纳和发送天线，mimo可应用无线信道di多样性。关于任何给定di信道带宽，这可用于前进信道di频谱效率并改良数据速度。

　　mimodi规格取决于发送和接纳天线di数目。zaiyige44mimo设置装备摆设中，运用le四ge发送天线和四ge接纳天线。这zai同样信道带宽上完成le(zai适合di前提下)高达四倍di数据传输。

　　yi方面，简单dimimo接纳器基于线性接纳器算法，其易于完成但无法完整应用mimodi益处。另yi方面，运用迭代法，能够完成最佳di最年夜后验概率近似mimo算法;可shi，这会招致高延时di不足。yi种愈加合用di非线性mimo接纳器di实施路子shi最年夜似然(maximumlikelihood，ml)或最年夜似然检测器(maximumlikelihooddetector，mld)，它zai根基上shi基于yige彻底di并列搜索。mldzai措置方面比传统线性接纳器请求更高，但关于不异di信道前提，可供给较着更高di比特率。此外，关于具you天线相关性di信道，mld更稳健牢靠。

　　运用高阶mimo规格(超越两ge接纳和两ge发送天线)能够招致显著di频谱效率改良但这yeyou其成本价钱：跟着mimo规格di增添，mld接纳器di计较复杂性以指数体例增添。高阶mimo请求相昔时夜di措置才干关于这yi点，直接dimld法子shi不真现实di，必需运用次优(suboptimal)mld算法来完成用户设备(userequipment，ue)di实施。

　　次优ml接纳器

　　次优ml接纳器试图以更you用中心法来扫描可能di传送旌旗灯号，从而削减整体复杂性并抵达接近ml精度di功效。削减复杂性you助于依据巨细和功率中止愈加实践di硬件实施。这还使硬件能够坚持由前进前辈通信规范轨则di高吞吐量。

　　次优ml方程式di解决可界说为yi种树形搜索，其中树di每yige层级对应于yige发送符号。每ge节点di分支凸起数匹配qam或发送符号di调制。yige44mimo设置装备摆设可由yige四层树暗示。假定调制为bpsk，每ge节点将包含两ge分支。

　　yi旦界说le树di符号，能够部署树遍历算法，借用其它规模好比计较机科学。

　　关于此点，次优ml接纳器可划分为两ge首要类型：

　　1.横向优先搜索

　　2.深度优先搜索

　　横向优先搜索

　　横向优先diyige例子就shik-best算法。该解码器shiyige固定复杂性解决打算，从树根初步并上行，直至它抵达树di最后yi层。zai树di每层上，对yi切选择di分支中止le评价并保管k留存节点，匹配最佳解决打算(代表le最接近接纳旌旗灯号di符号)因而得名k-best。k残剩树叶然后就用于生成llr功效。

　　该解码器di利益shi：

　　*单向流you助于硬件di简略单纯流水线实施。

　　*计较每层所需求di措置才干shi恒定di，且直接与实施中所选di留存节点(k)di数目相关。

　　*数据吞吐量shi恒定di，其反过来简化lezai系统中打算di数据流

　　该解码器di缺陷搜罗：

　　*需求年夜面积实施以便评价和分类yi切选择di层级节点。

　　*精度请求越高，所需求dik值越高。

　　*zai最佳snr前提中，数据吞吐量不会增添。

　　*不能保证抵达ml解决打算，因为最佳解决打算可能存zai于没you选择di节点中。

　　下述图表展现leyige采用qpsk调制dimimo44(4-层)树。zai此例子中，k为四。树di每层将分为十六ge节点。最好di四ge将会shi用于下yi层di留存节点。

　　深度优先搜索

　　深度优先diyige例子就shi软输出球解码(soft-outputspheredecoder)算法。此解码器shiyi种自顺应复杂性解决打算，从树根初步并首先直接上升到树叶因而得名深度优先。该树di优先解决打算必定le初始搜索半径或规模。从那时起，解码器zai整ge树层中追溯并上升。对树di每ge超出搜索半径di节点及其下面diyi切节点中止修整。每次找到yige更好di解决打算，响应di削减半径规模。以此法子，扫描并修整le符号树，直至you用选项数目削减。余下di符号代表leml解决打算。

　　此解码器di利益shi：

　　*可保证取得ml解决打算，you助于功效切确度。

　　*zai高snr前提下，解码器运转更快，增添le数据吞吐量并降低le功耗。

　　*对比齐截di横向优先解决打算，可zai更小区域内实施。

　　图3展现le具you自顺应复杂性软输出球解码器与固定复杂性k-best解码器间di轮回计数斗劲。因为snr增添，球解码器将削减它di轮回计数，而固定复杂性将坚持不变，无论信道前提如何。

　　

　　图3：固定对自顺应复杂性。

　　该解码器di缺陷搜罗：

　　*解码器di非必定性默示使系统打算复杂化。

　　*仅zai当前分支完成后才知道下yige分支选择。这使得硬件传送路子di实施遭到应战。

　　图4展现leyige采用qpsk调制dimimo44(4层)树例子。

　　1.深度优先以下列体例选择到第yige树叶di符号路子：(层1);(层2);(层3);(层4)

　　2.更新le初始半径

　　3.追溯执行到第二层diyige符号

　　4.zai搜索时代，修整le超出搜索半径di分支(红色所示)，因而使搜索树最小化。

　　

　　图4：球解码树遍历。

　　ceva解决打算

　　ceva经由推出最年夜似然mimo检测器(mld)来应对mimo接纳器di应战。该mldshi慎密耦合扩展加速器硬件单元。该mld能够措置lte前进前辈di数据流并发生软输出最年夜对数解决打算。

　　该mld加速器抵达le次优最年夜似然(ml)解决打算，可用于44或33mimo@秒，运用软输出球解码器法子，以及22基于lorddiml解决打算@秒，运用载波聚合。该mld设计用于移动应用，强调低功耗设计理念。

　　功用集

　　mld功用集搜罗对以下di撑持：

　　*从22到44mimodi可变传输体例，且每层可设置装备摆设di调制高达64qam.

　　*三种搜索优化：每ge树层di用户自界说层排序，初始半径和搜索半径。

　　*经由供给吞吐量节制才干，cevamld解决le软输出球解码di非必定性质，搜罗用于调子措置di上下轮回计数界线。此外，运用用户自界说di基于时间标识表记标帜di终端来坚持系统吞吐量。

　　*能够扩展软比特来抵偿snr和调制因数。

　　*zai内部符号和内层解决打算中供给对llr枚举di撑持

　　*内层解映射：撑持两ge代码层，使mld能够将所写数据拆分到两ge分歧di目didi。

　　*可扩展di硬件解决打算完成le机能/功率/面积di权衡，搜罗选择mld引擎di数目、缓冲器巨细和接口时钟比率。

　　此外，加速器供给le普遍di调试和机能分解才干。

　　mld加速器方框图

　　图5描绘lemld加速器中心框图，其包含leyigeaxi接口、输入缓冲器、分配器、最年夜似然引擎(maximumlikelihoodengine，mle)、llr爆发器、重排序缓冲器和输出缓冲器。

　　输入缓冲器存储le年夜量di调子数据，经由火配器，每次传送yige调子到mle.每gemle输出you关检测到di比特数据;这进而经由llr爆发器转化为llr名目。重排序缓冲器储蓄堆集llr数据，以便传输和发送you序di输出到输出缓冲器中。输出缓冲器经由axi接口将llr写到接纳链中di下yige模块。

　　

　　图5：mld加速器方框图。