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Design of detectors and decoders for MIMO Wireless Systems

Design of Detectors and Decoders for MIMO Wireless Systems

引用

作者： Tang, Wei University of Michigan

学位级别：Ph.D., Doctor of Philosophy

Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO) technology makes use of multiple transmit and receive antennas to improve the spectral efficiency and reliability by spatial diversity and multiplexing. However, MIMO systems require complicated baseband detector designs to cancel the Inter-Antenna Interference. This work develops high-performance and energy efficient MIMO detectors using state-of-the-art iterative detection and decoding, message-passing detection and expectation-propagation detection approaches. iterative Detection and Decoding, or IDD, is an iterative receiver design that improves the error rate performance and relaxes both the detector and decoder designs by iterating the soft decisions between the detector and the decoder. Through iterative interference cancellation and error correction, the Signal-to-Interference-and-Noise Ratio can be substantially improved. We demonstrate a 2.4mm2 4x4 MIMO IDD ASIC incorporating Minimum Mean Squared Error (MMSE) detector and Non-Binary Low-Density Parity Check (NBLDPC) decoder. The IDD chip exploits an nonbinary interface between the detector and the decoder to achieve a 1.02Gb/s throughput, 20pJ/b energy efficiency and superior detector performance compared to previous detector designs. The upcoming 5G wireless communication relies on scaling up the numbers of antennas at the base station, using a new technology known as massive MIMO. Massive MIMO often refers to a multiple-user wireless communication system, where the base station is equipped with hundreds of antennas and serves tens of single-antenna user terminals. A large number of antennas entails a high complexity in baseband digital signal processing. To lower the complexity, previously demonstrated massive MIMO systems deployed linear detectors. Despite its simplicity, a linear detector requires expensive matrix inversion operations, the cost of which can become excessive in a massive MIMO system. In a rich scattering environment, a massive MIMO channel can be mo

关键词： MIMO detector Massive MIMO iterative detector and decoder Multiple-Input-Multiple-Output Mean Squared Error

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