High-Speed Sorted QR Decomposition for MIMO Wireless Communication Systems

摘要

In this paper, we propose a high-speed sorted QR decomposition architecture for 4x4 MIMO wireless communication systems. This architecture can be applied in high-throughput MIMO-OFDM system such as IEEE802.11n. QR decomposition (QRD) is commonly used in many MIMO detection algorithms. In particular, sorted QR decomposition (SQRD) is the advanced algorithm to improve MIMO detection performance. We designed an SQRD hardware architecture by using modified Gram-Schmidt algorithm with pipelining and recursive processing. The proposed architecture makes efficient use of some function blocks recursively by scheduling data flow. We implemented the proposed architecture with 178.88K gates in 90nm CMOS technology. The proposed design can achieve high performance up to 40.85 million SQRD per second with the maximum operating frequency of 245 MHz.%本論文では，4×4MIMO無線通信システムのための高速ソート付きQR分解のアーキテクチャを提案すrnる．提案アーキテクチャは，IEEE802．11nのような高スループットなMIMO-OFDMシステムでの使用が可能である．QR分解（QRD：QR decomposition）は，多くのMIMO検波アルゴリズムで一般的に使用される行列演算である．特にQRDの改良アルゴリズムであるソート付きQR分解をMIMOシステムに用いることで，その検波性能を向上させることが可能である．提案アーキテクチャでは，修正グラムシュミットアルゴリズムを用いたQR分解を，少ない機能ブロックを用いてパイプライン的，かつ反復的に処理する．本提案法ではスケジューリングを最適化することで，効率的な処理を実現する．90nm CMOSプロセスをターゲットとしたハードウェア合成を行った結果，提案アーキテクチャは，ゲート数178．88K gatesであり，また最高動作周波数245MHz で，1秒間に約400万回のソート付きQR分解が可能である．