Consiglio Nazionale delle Ricerche

Tipo di prodottoRapporto di ricerca (Research report)
TitoloImplementazione efficiente di algoritmi per la rivelazione multi-utente nei sistemi TDD/FDD-UTRA su architettura RCF
Anno di pubblicazione2005
Formato
  • Elettronico
  • Cartaceo
Autore/iV. Rampa
Affiliazioni autoriIstituto di Elettronica e d i Ingegneria dell'Informazione e delle Telecomunicazioni, CNR
Autori CNR e affiliazioni
  • VITTORIO RAMPA
Lingua/e
  • italiano
SintesiIn 3/3.5G radio mobile systems such as the UMTS (Universal Mobile Telecommunication Systems) standard, different access methods are employed namely TDMA (Time Division Multiple Access), FDMA (Frequency Division Multiple Access) and CDMA (Code Division Multiple Access). In the followings, the TD-SCDMA (Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access) and its derivates such as the TDD-CDMA (Time Division Duplex - Code Division Multiple Access) will be described. They are hybrid TDMA/CDMA standard used with their FDD counterpart W-CDMA (Wide - Code Division Multiple Access) in the UMTS system. In a CDMA system all users share the same band and the same time slot. To resolve each user, differed spreading codes are assigned to different users. However, in real radio environment, multi-path effects cause both ISI (Inter Symbol Interference) and MAI (Multiple Access Interference) effects. At the base stations, in the up-link scenario, MUD (Multi-User Detection) algorithms are employed to mitigate both MAI and ISI. These algorithms solve a linear system of large size in real-time. Exact computation is not feasible due to the large problem size (e.g. large number of users and symbols). For this reason, sub-optimum algorithms coupled with efficient numerical techniques must be introduced even with the expense of some performance degradation. The search for reduced complexity MUD algorithms and efficient numerical techniques has lead to study unconventional hardware devices such as the RCF (Reconfigurable Compute Fabric) processor array. In this work, a MUD algorithm based on the QR decomposition method will be presented and its computational complexity evaluated.
Lingua sintesieng
Altra sintesiNei sistemi radiomobili di terza generazione, come i sistemi UMTS (Universal Mobile Telecommunication Systems), sono previste diverse modalità d'accesso radio le quali sono derivate dall'opportuna combinazione delle tecniche classiche: a divisione di tempo TDMA (Time Division Multiple Access), a divisione di frequenza FDMA (Frequency Division Multiple Access) e a divisione di codice CDMA (Code Division Multiple Access). Nel seguito, sarà analizzato il sistema ibrido TD-SCDMA (Time Division Synchronous Code Division Multiple Access) e TDD-CDMA . Si vedrà inoltre come la trattazione sia facilmente estendibile ad altri sistemi radiomobile come a quelli basati sulla modalità d'accesso FDMA (es: W-CDMA) [3GPP]. In un sistema a divisione di codice gli utenti condividono la stessa banda e lo stesso intervallo temporale. Per separare gli utenti è assegnato a ciascuno un differente codice d'espansione. In condizioni reali di funzionamento, gli effetti dovuti alla propagazione multi-cammino dei segnali inviati (canale dispersivo) determinano la comparsa di un fenomeno d'interferenza intersimbolica ISI (Inter Symbol Interference) e di interferenza da accesso multiplo MAI (Multiple Access Interference). Per rimuovere l'effetto dell'interferenza da accesso multiplo, alla stazione base nella tratta di up-link, si utilizzano gli algoritmi di rivelazione multi-utente MUD (Multi-User Detection). Con questi algoritmi si stimano congiuntamente tutti i simboli di tutti gli utenti attivi nello stesso intervallo di tempo cercando di mitigare gli effetti dell'interferenza ISI e MAI. Combinando in modo opportuno la conoscenza della risposta all'impulso del canale, dei codici d'espansione, della matrice di covarianza spaziale del rumore e dei segnali ricevuti si ottiene un unico sistema di equazioni lineari la cui soluzione fornisce la stima dei dati trasmessi. I problemi legati alla realizzazione pratica della MUD sono dovuti alla complessità computazionale dell'algoritmo matriciale di calcolo ed alla sua modalità di funzionamento in tempo reale. Tali problemi aumentano all'aumentare delle dimensioni del sistema lineare da risolvere (ovvero al numero d'utenti e simboli), e quindi possono essere tali da impedirne l'implementazione. E' di fondamentale importanza lo sviluppo di soluzioni computazionalmente efficienti, anche se sub-ottime dal punto di vista delle prestazioni, che permettano la soluzione del sistema lineare. Tra gli algoritmi più efficienti ed ampiamente usati per la risoluzione dei sistemi lineari quello che sarà analizzato in seguito è l'algoritmo di scomposizione matriciale chiamato decomposizione QR. La decomposizione QR, essendo un algoritmo di soluzione matriciale molto versatile anche se non il più efficiente, è stato preso in considerazione in questo studio perché ampiamente impiegato in altri sistemi tipici nel campo delle telecomunicazioni ed è la base per ulteriori elaborazioni matriciali. Un aspetto di carattere innovativo affrontato in questo studio riguarda il dispositivo su cui è stato implementato l'algoritmo. La ricerca di una soluzione computazionalmente efficiente ha portato alla valutazione e all'utilizzo del dispositivo RCF (Reconfigurable Compute Fabric) della società Freescale [Freescale-Semiconductor] che presenta un'attraente architettura parallela costituita da insieme (array) di processori riconfigurabili. La complessità dell'algoritmo scelto per l'implementazione permette di mettere alla prova le potenzialità dell'architettura hardware del dispositivo scelto. Questo studio è pertanto utile non solo per la specifica applicazione, ma è applicabile in numerosi scenari delle telecomunicazioni. Per tale motivo non sono state applicate, durante l'implementazione, specifiche ottimizzazioni legate alla forma della matrice di sistema ma si è cercato di fornire una soluzione parametrica, anche se efficiente, in grado di adattarsi a matrici di dimensioni generiche. In tal modo sono possibili differenti usi dell'implementazione in tempo reale dell'algoritmo QR su matrici di grandi dimensioni. Per ottenere una valutazione delle prestazioni dell'algoritmo implementato in una specifica applicazione, si è deciso di applicarlo al particolare contesto della rivelazione multi-utente nei sistemi TD-SCDMA relativamente allo standard TDD-UTRA.
Lingua altra sintesiita
Pagine da-
Pagine a-
Pagine totali96
Serie/Collana-
Numero volume della serie/collana-
ISBN-
Editore-
Parole chiaveUMTS, array processors, FDD. TD-SCDMA, reconfigurable processors
Link (URL, URI)-
Titolo parallelo-
ID report/working paper-
Note/Altre informazioniIEIIT-CNR Internal Report, No. IEIIT-CNR-20122005-MI
Strutture CNR
  • IEIIT — Istituto di elettronica e di ingegneria dell'informazione e delle telecomunicazioni
Moduli CNR
    Progetti Europei-
    Allegati

      Dati storici
      I dati storici non sono modificabili, sono stati ereditati da altri sistemi (es. Gestione Istituti, PUMA, ...) e hanno solo valore storico.
      Area disciplinareInformation Technology & Communications Systems
      Area valutazione CIVRIngegneria industriale e informatica
      Descrizione sintetica del prodottoRapporto finale dello Studio di fattibilità (2004) fra il Dipartimento di Elettronica e Informazione del Politecnico di Milano e IEIIT-CNR-MI dal titolo "Studio di fattibilità di algoritmi efficienti per sistemi FDD-UMTS".