Coincidencia de distribución de repetición múltiple modificada basada en FPGA para la conformación probabilística de amplitud

Resumen

La técnica de modulación de amplitud probabilística, basada en la adaptación de la distribución, ha atraído considerable atención en los últimos años como medio para mejorar la eficiencia espectral y disminuir la energía de la constelación de la modulación codificada. Este artículo presenta la implementación de la modulación de amplitud probabilística (PAS) utilizando un comparador de distribución de repetición múltiple modificado (MMRDM) en una matriz de puertas programables en campo (FPGA). El comparador de distribución de repetición múltiple modificado (MMRDM) está integrado en un sistema de multiplexación por división de frecuencia ortogonal de entrada múltiple y salida múltiple (MIMO-OFDM) 2×2, realizado a través del generador de sistema Xilinx (XSG). Se aplican ecualizadores simples de error cuadrático medio (MMSE) de fuerza cero simple y mínimo al receptor para la detección de señales a través del canal MIMO. El sistema incorpora seguridad mejorada mediante codificación basada en el caos con modulación de amplitud en cuadratura (QAM) de 16 y 64. Los archivos de código VHDL para este sistema se generan para Xilinx Kintex-7 (xc7k325t-3fbg676) para la implementación de hardware. La evaluación del rendimiento incluye una evaluación de la capacidad de almacenamiento requerida, la complejidad y la tasa de error de bits (BER). Con Vivado 2017.4, el sistema se enruta exitosamente con utilización de recursos, por ejemplo, 0,67 % de RAM de bloque (BRAM), 68,6 % de tablas de búsqueda (LUT), 83 % de DSP 48 y 1,5 % de registros para modulación uniforme de 64 QAM. De manera similar, para la modulación con forma de 64-QAM de 10 niveles (salida del moldeador de 60 bits), la utilización de recursos es 0,67 % de BRAM, 68,8 % de LUT, 83 % de DSP 48 y 1,6 % de registros en el dispositivo especificado. Los resultados de la simulación demuestran una mejora en la ganancia de conformación neta de aproximadamente (2-4 dB) a 1×10^(-4) para diferentes casos de ecualizador en comparación con QAM uniforme, junto con una reducción notable en la capacidad de almacenamiento requerida y la complejidad computacional.