流式 ZP-OTFS 宽带信道估计器的高吞吐量 RTL 设计

《IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers》：High-Throughput RTL Design of a Streaming ZP-OTFS Wideband Channel Estimator

　　本文提出了一种面向零填充正交时频空（ZP-OTFS）系统信道估计的低复杂度、资源高效的流式架构。该工作基于已有的基于保护间隔的线性插值算法，其创新之处在于流式硬件架构：所提出的设计通过部分并行插值方案在时延-时间域中重建信道冲激响应，在连续处理的同时利用OTFS信道矩阵的稀疏性来降低计算开销。该架构在VHDL中以RTL级别进行了描述，并通过AMD ZCU111板上的FPGA在环实验进行了验证。实验结果表明，该设计的延迟为44.10 μs，动态功耗为17 mW，每帧能耗为1.45 μJ，证实了在高移动性场景下实时且低功耗OTFS信道估计的可行性。定点实现与浮点参考结果高度一致，仅在QPSK、16-QAM和64-QAM调制下出现轻微的误码率劣化。对EPA、EVA和ETU信道模型分别评估了REPN和EVM指标，同时对UHM信道模型也报告了REPN指标，其性能劣化归因于多普勒相位旋转的有效性限制。面向ASIC的16nm FinFET评估进一步表明，仅逻辑门的布局后结果显示共有52,093个已放置实例，标准单元面积为26, 384.590 μm2，在1 GHz、0.88 V条件下总功耗为173.72 mW。这些结果表明该设计适合集成到全硬件OTFS接收机中。