利用FPGA对大规模MIMO信道进行特性描述

实时分析

大规模MIMO信道测量平台的最后一个组成部分是定制应用程序，该应用程序能够收集阵列信道估计值，计算出可达到的多用户容量，并实时显示结果。我 们采用Objective C开发该应用，使用本地UDP插口连接阵列的WARP v3节点，并利用OS X图形框架绘出结果。

该应用程序有两个主视图。第一个视图显示每个阵列天线针对各个副载波所收集的信道数量，共4,992个数据点(52个副载波x96个阵列天线)。该视图显示由阵列收集的原始信道数据，并主要负责传达由每个阵列天线观察到的大量信道值。

图5给出了该视图的屏幕截图。实际上，该视图会进行实时更新(10帧每秒更新活动Wi-Fi客户端)。


图5 –定制MU-MIMO信道分析应用中的信道数量视图。每个条形图代表每天线每副载波的信道数量

应用程序的第二个视图显示了根据阵列信道估计值得到的容量计算结果。在图6中给出该视图。执行两个容量计算。第一张图描绘了每个用户的容量与所用阵 列天线数量的对比情况。图中的每条线近似等于可达到的单用户下行链路容量，并假设阵列在传统的单用户波束形成配置下使用部分天线。每条容量曲线斜度随天线 数量增加而减小，这清楚地说明在使用传统单用户无线技术时多天线优势会减小。


图6 – 利用阵列收集的真实MU-MIMO信道测量结果估算单用户和多用户方案的网络容量，并显示在我们的定制分析应用程序中。

第二张图显示了阵列使用部分天线实现下行链路多用户波束形成技术时的总体网络容量。四条曲线的走势清楚体现了在使用多用户技术时更多天线数量所带来 的优势。当服务更多用户时斜率增加体现了采用多用户波束形成技术时所实现的“日志外(outside the log)”(常在MIMO中用 “prelog” 表达)网络容量增益。

我们在2月份举行的2014赛灵思新兴技术座谈会(ETS)上演示了大规模MIMO信道测量平台。演示具体内容，包括视频和补充材料链接均在http://warpproject.org/XilinxETS中提供。

参考资料

1. T.L. Marzetta, “Noncooperative Cellular Wireless with Unlimited Numbers of Base Station Antennas,” IEEE Transactions on
Wireless Communications, vol. 9, no. 11, pp. 3590–3600, 2010

2. C. Shepard, H. Yu, N. Anand, E. Li, T. Marzetta, R. Yang and L. Zhong, “Argos: Practical Many-Antenna Base Stations,” Proceedings of ACM MobiCom, pp. 53–64, 2012

3. Q. Yang, X. Li, H. Yao, J. Fang, K. Tan, W. Hu, J. Zhang and Y. Zhang, “Bigstation: Enabling Scalable Real-time Signal Processing in Large MU-MIMO Systems,” Proceedings of ACM SIGCOMM, pp. 399–410, 2013

来源：赛灵思中国通讯54期