Wiener Filter Vector Precoding

1ª Reunión seguimiento
Mondragón, 3 de Noviembre de 2008
Tecnologías MIMO en Redes
Inalámbricas Multiterminal
MULTIMIMO
Área de Teoría de la Señal y Comunicaciones
Escuela Politécnica Superior de Mondragón
MONDRAGON UNIBERTSITATEA
Contenido de la presentación
1. Evolución demostrador.
2. Implementación de algoritmos en FPGA
3. Procesado de señal: FSD para VP.
1ª Reunión de Seguimiento MULTIMIMO
2
1.- Evolución del demostrador
Ampliación de Hardware
‰
‰
Hardware anteriormente disponible.
‰
2 Módulos Heron con 4 canales de entrada y 4 canales de salida en total.
‰
4 Frontales RF Maxim.
‰
Generadores de RF Agilent (1x) y Rohde&Schwarz (2x).
Hardware recibido recientemente.
‰
Chasis Lyrtech (barato…):
‰ Conversor DAC 8 canales Virtex-II.
‰ Conversor ADC 8 canales Virtex-II.
‰
‰
1 Módulo Heron con 2 canales de entrada y 2 canales de salida en total.
Hardware a adquirir este año.
‰
Frontal cuádruple de Lyrtech.
1ª Reunión de Seguimiento MULTIMIMO
3
1.- Evolución del demostrador
Demostrador off-line (1/3)
EQUIPO LYRTECH:
‰
Recibido recientemente (Jul. 08)
‰
Validadas entradas/salidas y control desde:
‰
‰
System Generator for DSP
‰
Herramientas de control de los módulos.
Generado un esquema que permita transmitir y recibir simultáneamente
información de 8 salidas analógicas y recepción en 8 entradas analógicas.
‰
Generados diseños SysGen de parte Tx y Rx.
‰
Transmisión y recepción de ficheros controlados de la aplicación de
control de Lyrtech.
‰
Copia de ficheros de PC a SDRAM y viceversa.
‰
Disparo de transmisión y recepción empleando registros.
1ª Reunión de Seguimiento MULTIMIMO
4
1.- Evolución del demostrador
Demostrador off-line (2/3)
‰ Objetivos a corto plazo:
‰
Controlar la copia a/de RAM y los disparos desde Matlab (dll?).
‰
Trasladar la aplicación de transmisión MIMO empleada en MIMESIS a la
plataforma de Lyrtech para ampliar sus funcionalidades.
‰
Original:
Transmisión de tramas cortas y de banda estrecha.
‰
Nuevo:
Tramas más largas (mucha más memoria).
Transmisión y recepción OFDM.
1ª Reunión de Seguimiento MULTIMIMO
5
1.- Evolución del demostrador
Demostrador off-line (3/3)
‰ Objetivos a medio plazo:
‰
Crear un demostrador mixto empleando la plataforma de Lyrtech +
plataforma Heron. Retos:
‰
Compaginar generadores, frontales Maxim y Lyrtech (cuando
lleguen).
‰
Señal de captura para la Heron.
‰
Lyrtech y PC de Heron son diferentes equipos. Sincronización por
Ethernet? Cable con señal digital?
3x(2+2)
RF
RF
Estación
Base
Heron
1
Gen RF
Gen RF
Lyrtech
DAC
Gen RF
RF
RF
1ª Reunión de Seguimiento MULTIMIMO
Heron
2
6
2.- Implementación FPGA
Implementación FPGA de algoritmos
‰ Implementar
determinadas partes
transmisor Multiusuario sobre FPGA:
de
un
‰ Objetivo: Transmisor de VP en System Generator empleando el
FSD.
‰ Muy pocas referencias de implementaciones de algoritmos de
precoding para entornos multiusuario.
‰ A medida que el demostrador avance, se podría combinar la
implementación de tiempo real de determinados algoritmos con
transmisiones reales.
1ª Reunión de Seguimiento MULTIMIMO
7
Comentarios y preguntas
Muchas gracias!!!
1ª Reunión de Seguimiento MULTIMIMO
8
Proyecto MultiMIMO, 3 de Noviembre, Arrasate-Mondragón
Aplicación del FSD al Vector
Precoding
Área de Teoría de la Señal y Comunicaciones
Departamento de Electrónica e Informática
Universidad de Mondragón
Índice
„Introducción
„Wiener Filter Vector Precoding
„Regularized Vector Precoding
„Conclusiones y líneas futuras
2
Índice
„Introducción
„Wiener Filter Vector Precoding
„Regularized Vector Precoding
„Conclusiones y líneas futuras
3
Introducción
Escenario MIMO multiusuario
ƒ Canal flat fading
ƒ Usuarios de antena única
4
Introducción
Vector Precoding
ƒ Parte de la idea de Tomlinson-Harashima precoding
ƒ Requiere de una búsqueda en un lattice para obtener el
vector de perturbación.
5
Introducción
Vector Precoding
ƒ Existen diversas variantes de VP
ƒ Filtros de preprocesamiento
ƒ Obtención del vector de perturbación
ƒ Tipos de VP
ƒ ZF-VP
ƒ regVP
ƒ WF-VP
ƒ…
6
Introducción
Búsqueda en un lattice
ƒ SD
ƒ Solución ML
ƒ Algoritmo secuencial
ƒ Complejidad variableÎTasa variable
7
Introducción
Búsqueda en un lattice
ƒ FSD
ƒ Solución cercana a ML
ƒ Algoritmo paralelizable
ƒ Complejidad fija
8
Índice
„Introducción
„Wiener Filter Vector Precoding
„Regularized Vector Precoding
„Conclusiones y líneas futuras
9
Wiener Filter Vector Precoding
ƒ Optimiza conjuntamente el filtro de precoding, la obtención
del vector de perturbación y el factor de limitación de potencia
en transmisión Î Solución MMSE
ƒ Filtro de precoding:
ƒ Vector de perturbación:
ƒFactor de limitación de potencia transmitida:
10
Wiener Filter Vector Precoding
ƒ Aplicar la búsqueda subóptima FSD
11
Wiener Filter Vector Precoding
ƒ Ordenamiento de la matriz de preprocesamiento Æ Mejora
el rendimiento del FSD
12
Wiener Filter Vector Precoding
ƒ Ahorro computacional
Número de puntos visitados por nivel
250
4x4 FSD
4x4 SD Media
6x6 FSD
6x6 SD Media
8x8 FSD
8x8 SD Media
Número de puntos visitados
200
150
100
50
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Nivel de búsqueda
13
Índice
„Introducción
„Wiener Filter Vector Precoding
„Regularized Vector Precoding
„Conclusiones y líneas futuras
14
Regularized Vector Precoding
ƒ Es la variante regularizada de ZF-VP
ƒ Vector de perturbación que minimiza la potencia transmitida
ƒ Filtro de precoding:
ƒ Vector de perturbación:
ƒFactor de limitación de potencia transmitida:
15
Regularized Vector Precoding
ƒ Aplicar la búsqueda subóptima FSD
16
Regularized Vector Precoding
ƒ Ordenamiento de la matriz de preprocesamiento
ƒ FSD A: Ordenamiento iterativo ÆV-BLAST
ƒ FSD B: Ordenamiento no iterativo Æ Norma columnas de la
matriz
17
Regularized Vector Precoding
ƒ Ahorro computacional
18
Índice
„Introducción
„Wiener Filter Vector Precoding
„Regularized Vector Precoding
„Conclusiones y líneas futuras
19
Conclusiones y líneas futuras
Conclusiones
ƒ El sistema propuesto reduce en gran medida la complejidad
del SD obteniendo al mismo tiempo resultados cercanos a la
solución ML.
ƒ Dada su estructura fija, es idóneo para la implementación en
FPGAs
ƒ Pipelining de recursos
ƒ Paralelización del algoritmo
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Conclusiones y líneas futuras
Líneas futuras
ƒ Obtener una justificación matemática para el ordering
propuesto en WF-VP.
ƒ Aplicar el sistema propuesto en escenarios más complejos
ƒ Canales selectivos en frequencia
ƒ Estimación limitada y/o erronea del canal broadcast
ƒ Realizar
una
implementación
en
System
Generator/AccelDSP del sistema propuesto
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