CN104301016B - 一种基于多核dsp的mimo并行检测方法及系统 - Google Patents

一种基于多核dsp的mimo并行检测方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104301016B
CN104301016B CN201410510521.1A CN201410510521A CN104301016B CN 104301016 B CN104301016 B CN 104301016B CN 201410510521 A CN201410510521 A CN 201410510521A CN 104301016 B CN104301016 B CN 104301016B
Authority
CN
China
Prior art keywords
core
data
dsp
roads
tested
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410510521.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104301016A (zh
Inventor
张轶凡
高谦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Posts and Telecommunications filed Critical Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority to CN201410510521.1A priority Critical patent/CN104301016B/zh
Publication of CN104301016A publication Critical patent/CN104301016A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104301016B publication Critical patent/CN104301016B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202—Channel estimation
    • H04L25/024—Channel estimation channel estimation algorithms

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于多核DSP的MIMO并行检测方法及系统，涉及无线通信技术领域，本发明通过将DSP的N个核分为主控核和解调核，使得主控核发送的控制信息同时到达解调核，实现了并行处理，提高了MIMO的数据处理效率和数据处理能力。

Description

一种基于多核DSP的MIMO并行检测方法及系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种基于多核DSP的MIMO并行检测方法及系统。
背景技术
随着无线通信的快速发展，LTE技术已经进入到了人们的生活中，LTE技术的物理层采用OFDM和MIMO基本架构作为无线系统演进的唯一标准。然而MIMO解调过程的实现问题一直是科研人员研究的重要问题，MIMO解调的高复杂性很大程度上制约了MIMO检测技术的实现。
MIMO检测的基本思想为：接收机根据天线端口上接收到的信号，根据信道估计的冲击响应矩阵和噪声恢复出原始发送数据的过程。现在LTE的理论研究已经特别成熟，但是复杂度很高的MIMO解调问题依然是需要研究的一个重要方面。这就是要在有限的DSP资源下完成相应的操作，从而实现MIMO的解调工作，但现有的基于DSP的MIMO检测系统中数据处理效率不高，数据处理能力较弱。
发明内容
为了提高MIMO的数据处理效率和数据处理能力，本发明提供了一种基于多核DSP的MIMO并行检测方法，所述方法包括：
S1：M块数字信号处理器DSP的主控核分别读取1/M的待检测数据，并将读取到的待检测数据存储至对应DSP的共享内存中，每块DSP的N个核中1个为主控核，且除所述主控核之外的N-1个核均为解调核，所述N和M均为不小于2的整数；
S2：每块DSP的主控核将对应共享内存中的待检测数据分成N-1份，并将分成的N-1份待检测数据一一对应分配至N-1个解调核；
S3：每块DSP的解调核对对应的待检测数据进行检测，并将检测结果存储至对应DSP的共享内存中。
其中，步骤S2中，每块DSP的主控核将对应共享内存中的待检测数据分成N-1份。
其中，所述待检测数据包括：信道估计的信道冲击响应矩阵H、信道噪声σ2和接收天线的数据。
其中，步骤S3中，所述检测结果为软比特信息。
本发明还公开了一种基于多核DSP的MIMO并行检测系统，所述系统包括：M块数字信号处理器DSP，每块DSP的N个核中1个为主控核，且除所述主控核之外的N-1个核均为解调核，所述N和M均为不小于2的整数；
所述主控核，用于读取1/M的待检测数据，并将读取到的待检测数据存储至对应DSP的共享内存中；将对应共享内存中的待检测数据分成N-1份，并将分成的N-1份待检测数据一一对应分配至N-1个解调核；
所述解调核，用于对对应的待检测数据进行检测，并将检测结果存储至对应DSP的共享内存中。
其中，所述主控核，进一步用于将对应共享内存中的待检测数据分成N-1份。
其中，所述待检测数据包括：信道估计的信道冲击响应矩阵H、信道噪声σ2和接收天线的数据。
其中，所述检测结果为软比特信息。
本发明通过将DSP的N个核分为主控核和解调核，使得主控核发送的控制信息同时到达解调核，实现了并行处理，提高了MIMO的数据处理效率和数据处理能力。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的基于多核DSP的MIMO并行检测方法的流程图；
图2是本发明一种实施例的基于多核DSP的MIMO并行检测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1是本发明一种实施方式的基于多核DSP的MIMO并行检测方法的流程图；参照图1，所述方法包括：
S1：M块数字信号处理器DSP的主控核分别读取1/M的待检测数据，并将读取到的待检测数据存储至对应DSP的共享内存中，每块DSP的N个核中1个为主控核，且除所述主控核之外的N-1个核均为解调核，所述N和M均为不小于2的整数；
S2：每块DSP的主控核将对应共享内存中的待检测数据分成N-1份，并将分成的N-1份待检测数据一一对应分配至N-1个解调核；
S3：每块DSP的解调核对对应的待检测数据进行检测，并将检测结果存储至对应DSP的共享内存中。
为便于实现并行解调，优选地，步骤S2中，每块DSP的主控核将对应共享内存中的待检测数据分成N-1份。
为便于实现检测，优选地，所述待检测数据包括：信道估计的信道冲击响应矩阵H、信道噪声σ2和接收天线的数据。
为进一步提高解调核的处理性能，优选地，步骤S3中，所述检测结果为软比特信息。
为便于计算软比特信息，下面采用但不限于最小均方误差(MMSE)准则算法计算，还可通过迫零算法等算法来实现软比特信息的计算；
所述软比特信息的同相支路I路通过下式进行计算，
所述软比特信息的正交支路Q路将上述同相支路I路的计算公式中I替换为Q即可。
所述软比特信息的同相支路I路的计算公式的推导过程如下：
(1)采用基于最小均方误差(MMSE)准则算法的线性均衡矩阵，其计算公式如下：
W＝(HHH+σ2E)-1HH
上式中，H为信道估计的冲击响应矩阵，σ2为信估计的噪声，E为单位矩阵。
(2)对天线接收到的数据根据加权矩阵W进行均衡。MIMO系统中接收天线收到的数据形式如下：
r＝Hx+n
上式中，r为天线接收到的信号，H为信道冲击响应矩阵，x为发送信号，n为噪声。均衡的原理如下：
d＝Wr
将天线接收到的公式带入上式可得：
其中，d为均衡的结果，这里的
(3)基于对数似然比的软判决，判决比特信息的对数似然比被定义如下：
这就是比特bI,k的软比特信息。其中，包含位置(I,k)处为‘0’的符号，包含位置(I,k)处为‘1’的符号。实际上，若假设上式β＝0，那么LLR公式也可以定义为相反的符号。
应用贝叶斯准则(Bayes rule)，并假定发送符号概率相等，上式可写为：
通过对数和近似(log-sum approximation)：可以得到次优的简化的LLR：
由于r的条件概率密度(conditional pdf)是复高斯的，即
用下式中的等效噪声
进行归一化，可得到最后的软比特值：
其中，LLR(bi,I,k)为同相支路I路的第i层第k个比特表示符，如4×4MIMO调制成4层，相应地，i为0到3的整数。
本发明还公开了一种基于多核DSP的MIMO并行检测系统，参照图2，所述系统包括：M块数字信号处理器DSP，每块DSP的N个核中1个为主控核，且除所述主控核之外的N-1个核均为解调核，所述N和M均为不小于2的整数；
所述主控核，用于读取1/M的待检测数据，并将读取到的待检测数据存储至对应DSP的共享内存中；将对应共享内存中的待检测数据分成N-1份，并将分成的N-1份待检测数据一一对应分配至N-1个解调核；
所述解调核，用于对对应的待检测数据进行检测，并将检测结果存储至对应DSP的共享内存中。
优选地，所述主控核，进一步用于将对应共享内存中的待检测数据分成N-1份。
优选地，所述待检测数据包括：信道估计的信道冲击响应矩阵H、信道噪声σ2和接收天线的数据。
优选地，所述检测结果为软比特信息。
实施例
下面以一个具体的实施例来说明本发明，但不限定本发明的保护范围。根据TMS320C6678型多核DSP对需要进行MIMO检测的数据根据DSP的核数进行分组，参照图2，TMS320C6678型多核DSP含有8个核，本实施例中需要2片TMS320C6678型多核DSP，并依次将2片的DSP芯片标标号核0到核15。标完号的各个核分为2组，主控核和解MIMO数据处理核，其中第一块DSP(记为DSP0)和第二块DSP(记为DSP1)的最后一个核作为主控核(即核7和核15)，其它的14个核作为解MIMO的数据处理核。整个过程中，数据的调制方式为64QAM。
第一步：核7和核15读取待处理数据，包括信道估计的信道冲击响应矩阵H、信道噪声σ2和接收天线的FFT数据，并将这些数据的前一半存入DSP0的共享内存中，后一半数据存入DSP1的共享内存中。
第二步：针对20MHz带宽的LTE系统的1ms子帧调度时钟周期，将DSP0和DSP1共享内存中的数据按OFDM符号数将数据分为14组。即H划分为分为H0、H1、…、H13，σ2划分为σ2 1、σ2 2、…、σ2 13，r划分为r0、r1、…、r13。由于是4×4的MIMO系统，所以每个H为4×4复矩阵，每个r为4×1的复矩阵，总数均为1200个，即一个20MHz带宽系统的1个OFDM符号的子载波数目。而每一个σ2为单一复数，每个子载波上的值均一致。
第三步：由DSP0的核7和DSP1的核15控制上步中按OFDM符号分配的数据到核0至核6与核8至核14的14个核(由于LTE的1ms子帧包含14个OFDM符号，按照符号将待检测数据分成14份)上进行MIMO检测处理，每一个核分别处理划分好的数据中的一份。
第四步：进行加权矩阵模块的处理，每个核上的H和σ2进行操作后，每个核上都可以得到1200个W矩阵，每个将每个核上的矩阵序列标号为W0、W1、…、W13，并将得到的W0、W1、…、W6存入DSP0的共享内存中，W7、W8、…、W13存入DSP1的共享内存。
第五步：对接收到的FFT数据和第四步计算出的W矩阵进行均衡计算，进行均衡操作，每个核上都可以得到1200个子载波数均衡结果d矩阵，每个将每个核上的矩阵序列标号为d0、d1、…、d13，并将得到的d0、d1、…、d6存入DSP0的共享内存中，d7、d8、…、d13存入DSP1的共享内存中。
第六步：均衡的数据d进行基于对数似然比的软判决操作，可以得到64QAM的1200个子载波数的软信息值llr矩阵，记为llr0、lllr1、…、llr13，并将得到的llr0、lllr1、…、llr6存入DSP0的共享内存中，llr7、llr8、…、llr13存入DSP1的共享内存中。
第七步：将得到的然判决信息llr由核7和核15经由SRIO发送出去。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (4)

1.一种基于多核DSP的MIMO并行检测方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：M块数字信号处理器DSP的主控核分别读取1/M的待检测数据，并将读取到的待检测数据存储至对应DSP的共享内存中，每块DSP的N个核中1个为主控核，且除所述主控核之外的N-1个核均为解调核，所述N和M均为不小于2的整数；
S2：每块DSP的主控核将对应共享内存中的待检测数据分成N-1份，并将分成的N-1份待检测数据一一对应分配至N-1个解调核；
S3：每块DSP的解调核对对应的待检测数据进行检测，并将检测结果存储至对应DSP的共享内存中；
其中，所述待检测数据包括：信道估计的信道冲击响应矩阵H、信道噪声σ2和接收天线的数据；
所述检测结果为软比特信息；
所述软比特信息的同相支路I路通过下式进行计算，
其中，LLR(bi,I,k)为同相支路I路的第i层第k个比特表示符，W＝(HHH+σ2E)-1HH， di,I为同相支路I路的d中第i个元素，σ2为信道估计的噪声，H为信道估计的冲击响应矩阵，HH为矩阵H的共轭转置矩阵，NR为接收天线的个数，NL为矩阵的阶数，E为单位矩阵，为I路第k个比特取到0的所有调制符号的集合，为I路第k个比特取到1的所有调制符号的集合，x为发送机的调制符号，xI为I路的调制符号，n为噪声；
所述软比特信息的正交支路Q路将上述同相支路I路的计算公式中I替换为Q。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，每块DSP的主控核将对应共享内存中的待检测数据分成N-1份。
3.一种基于多核DSP的MIMO并行检测系统，其特征在于，所述系统包括：M块数字信号处理器DSP，每块DSP的N个核中1个为主控核，且除所述主控核之外的N-1个核均为解调核，所述N和M均为不小于2的整数；
所述主控核，用于读取1/M的待检测数据，并将读取到的待检测数据存储至对应DSP的共享内存中；将对应共享内存中的待检测数据分成N-1份，并将分成的N-1份待检测数据一一对应分配至N-1个解调核；
所述解调核，用于对对应的待检测数据进行检测，并将检测结果存储至对应DSP的共享内存中；
其中，所述待检测数据包括：信道估计的信道冲击响应矩阵H、信道噪声σ2和接收天线的数据；
所述检测结果为软比特信息；
所述软比特信息的同相支路I路通过下式进行计算，
其中，LLR(bi,I,k)为同相支路I路的第i层第k个比特表示符，W＝(HHH+σ2E)-1HH， di,I为同相支路I路的d中第i个元素，σ2为信道估计的噪声，H为信道估计的冲击响应矩阵，HH为矩阵H的共轭转置矩阵，NR为接收天线的个数，NL为矩阵的阶数，E为单位矩阵，为I路第k个比特取到0的所有调制符号的集合，为I路第k个比特取到1的所有调制符号的集合，x为发送机的调制符号，xI为I路的调制符号，n为噪声；
所述软比特信息的正交支路Q路将上述同相支路I路的计算公式中I替换为Q。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述主控核，进一步用于将对应共享内存中的待检测数据分成N-1份。
CN201410510521.1A 2014-09-28 2014-09-28 一种基于多核dsp的mimo并行检测方法及系统 Active CN104301016B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410510521.1A CN104301016B (zh) 2014-09-28 2014-09-28 一种基于多核dsp的mimo并行检测方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410510521.1A CN104301016B (zh) 2014-09-28 2014-09-28 一种基于多核dsp的mimo并行检测方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104301016A CN104301016A (zh) 2015-01-21
CN104301016B true CN104301016B (zh) 2018-08-28

Family

ID=52320604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410510521.1A Active CN104301016B (zh) 2014-09-28 2014-09-28 一种基于多核dsp的mimo并行检测方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104301016B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111739577B (zh) * 2020-07-20 2020-11-20 成都智明达电子股份有限公司 一种基于dsp的高效的ddr测试方法
CN114826849A (zh) * 2022-03-19 2022-07-29 西安电子科技大学 一种面向通信信号识别处理的dsp局部重构方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101252423A (zh) * 2008-04-14 2008-08-27 中兴通讯股份有限公司 物理上行共享信道处理方法和装置
CN101960805A (zh) * 2008-03-28 2011-01-26 高通股份有限公司 用于解调simo、mimo和sdma信号的硬件引擎
CN102282791A (zh) * 2009-01-21 2011-12-14 日本电气株式会社 Mimo系统的解调方法
CN103761499A (zh) * 2014-01-20 2014-04-30 江苏物联网研究发展中心 基于多核dsp的条码识别方法
CN103929381A (zh) * 2013-01-10 2014-07-16 中国移动通信集团公司 一种基于mimo的信号检测方法及检测平台

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6691216B2 (en) * 2000-11-08 2004-02-10 Texas Instruments Incorporated Shared program memory for use in multicore DSP devices

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101960805A (zh) * 2008-03-28 2011-01-26 高通股份有限公司 用于解调simo、mimo和sdma信号的硬件引擎
CN101252423A (zh) * 2008-04-14 2008-08-27 中兴通讯股份有限公司 物理上行共享信道处理方法和装置
CN102282791A (zh) * 2009-01-21 2011-12-14 日本电气株式会社 Mimo系统的解调方法
CN103929381A (zh) * 2013-01-10 2014-07-16 中国移动通信集团公司 一种基于mimo的信号检测方法及检测平台
CN103761499A (zh) * 2014-01-20 2014-04-30 江苏物联网研究发展中心 基于多核dsp的条码识别方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种TD-LTE-A MIMO检测算法的研究和DSP实现;张伟;《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》;20140115;正文第三章第3.3节、第4章、第5章 *
一种基于TMS320C6678的JPEG编码算法并行实现方法;彭益智;《指挥与控制仿真》;20120228;第34卷;正文第2节和第3节 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104301016A (zh) 2015-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zheng et al. Multiple-input multiple-output OFDM with index modulation: Low-complexity detector design
CN101790854B (zh) 用于多输入多输出系统的接近软输出最大似然检测
CN101371539B (zh) 用于球检测的方法和装置
CN107210807A (zh) 低复杂度scma/lds检测系统和方法
WO2017097269A1 (zh) 一种干扰估计方法和设备
US8831128B2 (en) MIMO communication system signal detection method
CN104301267A (zh) 一种mimo无线通信接收机的多阶段迭代检测方法和装置
CN107094063A (zh) 半穷举迭代块解码方法和设备
CN103746728B (zh) 一种混合自适应的mimo接收检测方法
CN102100045A (zh) 数据发送处理方法与装置、数据接收处理方法与装置
CN106788626A (zh) 一种能够获得二阶发射分集的改进正交空间调制传输方法
CN104301016B (zh) 一种基于多核dsp的mimo并行检测方法及系统
KR100943519B1 (ko) 로그우도비 산출 방법 및 송신 신호 검출 방법
Zheng et al. Low-complexity near-optimal detector for multiple-input multiple-output OFDM with index modulation
CN107888260A (zh) 一种波束选择方法及相关设备
CN102484566A (zh) 预编码矩阵码本的生成方法及装置
CN109842460A (zh) 数据传输方法、装置、存储介质及处理器
CN105471778B (zh) 一种信号检测方法及装置
CN103023622A (zh) 一种信号检测方法和设备
CN103368892B (zh) 一种ofdm系统中传输分集检测方法及装置
CN110011744A (zh) 端口检测方法、系统和终端
CN109660325A (zh) 数据处理方法及装置
CN108028822A (zh) 用于在通信系统中执行信道解码操作的装置和方法
CN102611522A (zh) 数据重构方法及装置
CN112260729A (zh) 一种信号检测方法及装置、电子设备、可读存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant