Signal processing in wireless communications, such as precoding, detection, and channel estimation, are basically about solving inverse matrix problems, which, however, are slow and inefficient in conventional digital computers, thus requiring a radical paradigm shift to achieve fast, real-time solutions. Here, for the first time, we apply the emerging analog matrix computing (AMC) to the linear precoding of massive MIMO. The real-valued AMC concept is extended to process complex-valued signals. In order to adapt the MIMO channel models to RRAM conductance mapping, a new matrix inversion circuit is developed. In addition, fully analog dataflow and optimized operational amplifiers are designed to support AMC precoding implementation. Simulation results show that the zero-forcing precoding is solved within 20 ns for a 16x128 MIMO system, which is two orders of magnitude faster than the conventional digital approach. Meanwhile, the energy efficiency is improved by 50x.


翻译:无线通信的信号处理,如预编码、检测和频道估计,基本上是为了解决反向矩阵问题,然而,传统数字计算机中这些问题缓慢且效率低,因此需要彻底的范式转变,以实现快速、实时解决方案。在这里,我们首次将新兴的模拟矩阵计算(AMC)应用于大型MIMO的线性编码预编码。实际价值的AMC概念扩大到处理复杂价值的信号。为了使IMO频道模型适应RAM导电图,开发了一个新的矩阵反向电路。此外,还设计了完全模拟数据流和优化的操作放大器,以支持AMCC预编码实施。模拟结果显示,16x128MIMO系统(比常规数字方法快两个数量级)的零推进前编码在20海里内得到解决。与此同时,能源效率通过50x提高。

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