高速移动下OFDM均衡器的FPGA实现

文章摘要：在时变信道中，G不是对角矩阵，则矩阵求逆的直接算法的运算量为o(N3)，利用文献给出的结论：ICI主要来自相邻的几个子载波，并且每个子载波的符号能量主要泄漏至邻近的少数子载波上，也就是说，G中的很大一部分元素是可以忽略的。然后再采用迭代的方法对矩阵求逆，把运算量降为o(N2)，但是在实际应用中，N是一个较大的数值，这个方法计算量仍然很大，所以很多算法在考虑均衡效果的同时也尽量减少运算量，以增强算法的可实现性和最终均衡的实时性。根据Chen等验证得到G可以被进一步简化成如下Ak来描述：式中：pn是一个由构成的1×(2Q+1)的矩阵，i=O，1，…，2Q。MMSE均衡器可以描述为；γ为该信道的信噪

高速移动下OFDM均衡器的FPGA实现,标签：eda技术,eda技术实用教程,http://www.88dzw.com

　　在时变信道中，G不是对角矩阵，则矩阵求逆的直接算法的运算量为o(N3)，利用文献给出的结论：ICI主要来自相邻的几个子载波，并且每个子载波的符号能量主要泄漏至邻近的少数子载波上，也就是说，G中的很大一部分元素是可以忽略的。然后再采用迭代的方法对矩阵求逆，把运算量降为o(N2)，但是在实际应用中，N是一个较大的数值，这个方法计算量仍然很大，所以很多算法在考虑均衡效果的同时也尽量减少运算量，以增强算法的可实现性和最终均衡的实时性。

　　根据Chen等验证得到G可以被进一步简化成如下Ak来描述：

　　式中：pn是一个由构成的1×(2Q+1)的矩阵，i=O，1，…，2Q。MMSE均衡器可以描述为；γ为该信道的信噪比，且。Ak是一个(2Q+1)×(4Q+1)的矩阵，再利用文献中迭代的方法来计算矩阵的逆。对于一个OFDM模块来说，该算法的总计算量是o((2Q+1)2N)，由于Q<　　2 均衡器算法的FPGA实现

　　当载波数比较大时，OFDM均衡算法所要计算的矩阵比较庞大，计算量大，很难保证实时性的要求。于是人们很自然地会想到用实时性很强的FPGA来实现均衡器的设计，但是均衡本身所需要处理的数据量和运算量都非常大，即使使用FPGA实现也很困难。

　　若采用文献中的算法运算量是o(N2)，假如当载波数N=128时，运算量还是很大的，无法保证实时性。从均衡效果和运算量两方面考虑，采用了文献中的算法。这是一种典型的迭代算法，效果与文献算法相接近，但是在计算中避免了求一个很大的矩阵的逆运算，而是从频域转移矩阵G中提取出了不大的有效矩阵，这样就减少了大量运算。

　　2．1 硬件设计思想

　　在对均衡器算法进行FPGA设计之前，先用Matlab仿真该均衡器浮点算法，通过分析程序可以发现，该算法的核心部分是迭代求逆矩阵的过程。该算法的瓶颈主要是求解由复数元素组成的矩阵的逆的计算量巨大，而且是浮点数会占用很大的存储空间。为尽量减少需要使用的逻辑资源，在进行ISE设计时，数据用16位定点数表示，其中高8位是整数部分，低8位是小数部分。

　　2．1．1 硬件设计框图

　　实现该均衡器的硬件设计框图如图2所示，其中G为从Matlab中产生的频域转移矩阵，控制模块完成从G中取出对应的有效值得到Ak，并且控制当一组运算完成后运用上一组产生的。进行下一组运算，CIR是该算法的核心，即矩阵迭代求逆的运算，CPE模块是一个简单的矩阵运算模块完成的运算。

上一页  [1] [2] [3] [4]  下一页