초록
본 논문에서는 송수신 안테나가 각각 4개인 MIMO-OFDM 시스템을 위한 효율적인 FFT 프로세서 구조를 제안한다. MIMO-OFDM 시스템의 기본은 다중 데이터 패스의 전송이므로 기존의 SISO-OFDM 시스템의 FFT 프로세서를 MIMO-OFDM 시스템에 그대로 적용하면 하드웨어 복잡도가 데이터 패스의 수에 선형적으로 증가하게 된다. 따라서 MIMO-OFDM 시스템에 맞도록 저면적의 다채널 FFT 프로세서가 요구된다. 제안된 FFT 프로세서는 다채널 MDC구조를 갖기 때문에 MIMO-OFDM 시스템의 다중 데이터 패스를 효과적으로 처리할 수 있으며, mixed radix 기법을 통한 효율적인 radix 분해를 이용하여 비단순 승산의 수를 감소시켰다. 제안된 구조를 갖는 FFT 프로세서는 HDL을 사용하여 설계된 후 0.18um CMOS 셀 라이브러리를 이용하여 설계되었다. 논리합성 결과, 4채널 radix-4 Multipath Delay Commutator (R4MDC) FFT 프로세서와 비교시 약 25%의 하드웨어가 감소함을 확인하였다. FFT 프로세서는 전체 MIMO-OFDM 시스템에서 약 30% 정도를 차지하는 커다란 블록이기 때문에, 제안된 FFT프로세서는 MIMO-OFDM 시스템의 하드웨어 복잡도를 감소시키는데 큰 공헌을 할 수 있다.
This paper proposes an area-efficient pipeline FFT processor for MIMO-OFDM systems with four transmitting and four receiving antennas. Since the MIMO-OFDM system transmits multiple data streams, the complexity for the MIMO-OFDM system with a single-channel FFT processor increases linearly with the increase of the number of transmit channels. The proposed FFT processor is based on multi-channel structure, and therefore it can efficiently support multiple data streams. With the mixed radix algorithm, the number of non-trivial multiplications of the proposed FFT processor is decreased. The proposed FFT processor is synthesized with CMOS $0.18{\mu}m$ process and reduces the logic gates by 25% over a 4-channel Radix-4 multi-path delay commutator (R4MDC) FFT processor. Since the MIMO-OFDM FFT processor is one of the largest modules in the systems, the proposed FFT processor will be a vast contribution improvement to the low complexity design of MIMO-OFDM systems.
