Architecture Design and Implementation of the Metric First List Sphere Detector Algorithm

Soft-output detection of a multiple-input–multiple-output (MIMO) signal pose a significant challenge in future wireless systems. In this paper, we introduce a soft-output modified metric first (MMF)-LSD algorithm for MIMO detection. We design a scalable architecture and address a method to decrease memory requirements. We provide implementation results for a spatial multiplexing (SM) system with four transmitted streams and with 16- and 64-quadrature amplitude modulation (QAM) on a 0.18- m CMOS application specific integrated circuit (ASIC) technology. The MFF-LSD implementation is more efficient than the depth first (DF) -LSD in the crucial low signal-to-noise rate (SNR)region and the detection rate of the 64-QAM implementation is 39.2 Mbps@26 db with 48.2 kGEs complexity

ARCHITECTURE DESIGN AND IMPLEMENTATION OF THE INCREASING RADIUS - LIST SPHERE DETECTOR ALGORITHM

A list sphere detector (LSD) is an enhancement of a sphere detector (SD) that can be used to approximate the optimal MAP detector. In this paper, we introduce a novel architecture for the increasing radius (IR)-LSD algorithm, which is based on the Dijkstra’s algorithm. The parallelism possibilities are introduced in the presented architecture, which is also scalable for different multiple-input multiple-output (MIMO) systems. The novel architecture is implemented on a Virtex-IV field programmable gate array (FPGA) chip using high-level ANSI C++ language based Catapult C Synthesis tool from Mentor Graphics. The used word lengths, the latency of the design, and the required resources are presented and analyzed for 4 x 4 MIMO system with 16- quadrature amplitude modulation (QAM). The detector implementation achieves a maximum throughput of 12.1Mbps at high signal-to-noise ratio (SNR)

ASIC Implementation Comparison of SIC and LSD Receivers for MIMO-OFDM

MIMO-OFDM receivers with horizontal encoding are considered in this paper. The successive interference cancellation (SIC) algorithm is compared to the K-best list sphere detector (LSD). A modification to the K-best LSD algorithm is introduced. The SIC and K-best LSD receivers are designed for a 2 x 2 antenna system with 64-quadrature amplitude modulation (QAM). The ASIC implementation results for both architectures are presented. The K-best LSD outperforms the SIC receiver in bad channel conditions but the SIC receiver performs better in channels with less correlated MIMO streams. The latency of the K-best LSD is large due to the high modulation order and list size. The throughput of the SIC receiver is more than 6 times higher than that of the K-best LSD.TekesFinnish Funding Agency for Technology and InnovationNokiaTexas InstrumentsNokia Siemens Networks (NSN)Elekrobi

COMPARISON OF TWO NOVEL LIST SPHERE DETECTOR ALGORITHMS FOR MIMO-OFDM SYSTEMS

In this paper, the complexity and performance of two novel list sphere detector (LSD) algorithms are studied and evaluated in multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing (MIMO-OFDM) system. The LSDs are based on the K-best and the Schnorr-Euchner enumeration (SEE) algorithms. The required list sizes for LSD algorithms are determined for a 2×2 system with 4- quadrature amplitude modulation (QAM), 16-QAM, and 64-QAM. The complexity of the algorithms is compared by studying the number of visited nodes per received symbol vector by the algorithm in computer simulations. The SEE based LSD algorithm is found to be a less complex and a feasible choice for implementation compared to the K-best based LSD algorithm.ElekrobitNokiaTexas InstrumentsFinnish Funding Agency for Technology and InnovationTeke

The Effect of Preprocessing to the Complexity of List Sphere Detector Algorithms

A list sphere detector (LSD) is an enhancement of a sphere detector (SD) that can be used to approximate the soft output MAP detector used in the detection of the multiple-input multiple-output (MIMO) signals. The LSD algorithm executes a tree search on the given lattice and returns a candidate list. The LSD algorithm complexity, i.e., the number of visited nodes in the search tree, can be decreased by applying proper ordering of the transmitted spatial streams in the detection. In this paper, we study the effect of two sophisticated preprocessing methods, the channel matrix column ordering based on Euclidean norm and the sorted QR decomposition (SQRD), to the performance and complexity of the LSD algorithms and compare them to the traditional QR decomposition (QRD). We show that the SQRD preprocessing is a simple way to decrease complexity of the LSD and it decreases the number of visited nodes approximately 20 - 30% compared to the QRD which results in significant number of saved arithmetic operations in the LSD. We also show that the plain channel matrix column ordering is not feasible preprocessing method to be used with LSD in highly correlated channel realization.ElekrobitNokiaNokia Siemens Networks (NSN)Texas InstrumentsFinnish Funding Agency for Technology and InnovationTeke

Complexity Analysis of MMSE Detector Architectures for MIMO OFDM Systems

In this paper, a field programmable gate array (FPGA) implementation of a linear minimum mean square error (LMMSE) detector is considered for MIMO-OFDM systems. Two square root free algorithms based on QR decomposition (QRD) are introduced for the implementation of LMMSE detector. Both algorithms are based on QRD via Givens rotations, namely coordinate rotation digital computer (CORDIC) and squared Givens rotation (SGR) algorithms. Linear and triangular shaped array architectures are considered to exploit the parallelism in the computations. An FPGA hardware implementation is presented and computational complexity of each implementation is evaluated and compared.ElekrobitNokiaTexas InstrumentsNational Technology Agency of FinlandTeke

Poliisikoulutus muuttui korkeakoulututkinnoksi: Opinnäytetyön ohjaaminen ja opinnäyteprosessin tuottamat työelämätaidot tutkinnonuudistuksen alkuvaiheessa

Refereed article The job description of the police officer has transformed due to changes in the society and related new expert requirements; this new reality has, additionally, placed demands on the educational system calling for a re-evaluation and a structural change. Consequently, the police degree became a bachelor level degree in 2014 and now includes a 15 credit point thesis. This article aims to review the thesis process through the pilot thesis project that took place between 2011 and 2013, particularly, from a mentoring perspective. The data consists of the involved mentors’ interviews. According to the data, at the eve of the educational reform the police training culture is still typified by a fairly strong hierarchical structure. Among the future challenges identified was the augmentation of student responsibility and self-direction during both the thesis process and the studies on the whole. Furthermore, the teachers’ focus was mostly on the students’ timely progress and the final product, instead of the thesis process which had less emphasis. Although, the teachers acknowledged the potential for the thesis to develop some generic work life skills for example, the pilot project left room for improvement in this regard. In order for the thesis process to truly and significantly promote professional growth, its potential should be better acknowledged. It also requires a more systematic analysis of the process and a change in both the teacher’s role and in the teaching culture.Artikkeli on läpikäynyt referee-menettelyn Yhteiskunnallinen muutos ja sen myötä yhä enemmän asiantuntijatyöksi muuttuva poliisin ammatti ovat edellyttäneet poliisikoulutuksen uudelleen arviointia ja rakenteellista muutosta. Poliisin perustutkinto muuttui ammattikorkeakoulututkinnoksi vuonna 2014. Samalla opintojen osaksi tuli 15 opintopisteen laajuinen opinnäytetyö. Tässä artikkelissa tarkastellaan Poliisiammattikorkeakoulussa 2011–2013 toteutetun opinnäytepilotin kautta poliisin perustutkinnon opinnäyteprosessia ohjaamisen näkökulmasta. Tutkimusaineisto koostuu ohjaajahaastatteluista. tutkimusaineiston perusteella poliisikoulutusta luonnehtii koulutusuudistuksen alkuvaiheessa melko hierarkkinen oppilaitoskulttuuri. Kehittämisen haasteiksi tunnistetaan muiden muassa opiskelijoiden oman vastuullisuuden ja itseohjautuvuuden lisääminen – myös opintojen ohjaamisen osalta. Opinnäytepilotissa ohjauksen painopiste oli prosessin ohjaamisen sijaan produktissa (so. valmiissa opinnäytteessä) ja opiskelijan edistymisen kontrollissa. Vaikka ohjaajat tunnistivat opinnäyteprosessin mahdollisuudet kehittää mm. tulevaisuuden yleisiä työelämätaitoja, pilottikokeilu jätti tämän tavoitteen osalta vielä toivomisen varaa. Opinnäyteprosessin mahdollisuuksien näkeminen laajemmin nimenomaan poliisin ammatillista kasvua tukevana prosessina näyttää edellyttävän opinnäyteprosessin systemaattisempaa analyysia, mutta osaltaan myös muuttuvan opettajan roolin arviointia ja jopa koulutuskulttuurin muutosta

Implementation aspects of list sphere decoder algorithms for MIMO-OFDM systems

A list sphere decoder (LSD) can be used to approximate the optimal maximum a posteriori (MAP) detector for the detection of multiple-input multiple-output (MIMO) signals. In this paper, we consider two LSD algorithms with different search methods and study some algorithm design choices which relate to the performance and computational complexity of the algorithm. We show that by limiting the dynamic range of log-likelihood ratio, the required LSD list size can be lowered, and, thus, the complexity of the LSD algorithm is decreased. We compare the real and the complex-valued signal models and their impact on the complexity of the algorithms. We show that the real-valued signal model is clearly the less complex choice and a better alternative for implementation. We also show the complexity of the sequential search LSD algorithm can be reduced by limiting the maximum number of checked nodes without sacrificing the performance of the system. Finally, we study the complexity and performance of an iterative receiver, analyze the tradeoff choices between complexity and performance, and show that the additional computational cost in LSD is justified to get better soft-output approximation.TekesFinnish Funding Agency for Technology and InnovationNokiaNokia Siemens Networks (NSN)ElekrobitUninor

Maisteripoliisi. Akateemisen poliisin identiteetin rakentuminen ja ammattiin sitoutuminen

Tutkielman tarkoituksena oli tarkastella akateemisen poliisin ammatillisen identiteetin rakentumista ja poliisin ammattiin sitoutumista. Kiinnostavia kysymyksiä olivat, miksi akateeminen poliisi on hakeutunut poliisikoulutukseen, kuinka hän kokee hierarkkisen poliisikoulutuksen, miten hän sopeutuu työelämään ja kuinka hänen akateemista koulutustaan hyödynnetään poliisiorganisaatiossa. Sitoutuuko korkeakoulutettu poliisi, joka on usein nainen, poliisiorganisaatioon myös tunnetasolla vai tunteeko hän itsensä ulkopuoliseksi ja odottaa vain sopivaa tilaisuutta siirtyäkseen koulutuksensa turvin toiseen organisaatioon? Tutkimusaineistoja oli kaikkiaan neljä: seitsemän ei-akateemisen poliisiopiskelijan elämäkerrallinen kirjoitelma vuodelta 2007, neljän vastaavassa poliisiopintojen vaiheessa olleen maisterin kirjoitelma vuodelta 2010, kysely 55 akateemiselle poliisille ja heidän joukostaan valittujen kuuden poliisin haastattelu. Kaikkiin laadullisiin aineistoihin sovellettiin teemoittelua, vaikka haastattelujen analyysin lähtökohta olikin narratiivinen. Aineistojen avulla haettiin vastausta akateemisen poliisin ammatillisen identiteetin rakentumiseen esimerkiksi työuran pituus, koulutustausta, sukupuoli, poliisikoulutuksen sosiaalistava vaikutus ja työmarkkinoilla tapahtuneet muutokset huomioiden. Akateemisia poliiseja leimaa halu tehdä työnsä tinkimättömästi. Monien akateemisten poliisien identiteetti myös kehittyy poliisi-identiteetiksi. He ovat usein sellaisia poliiseja, jotka ovat hakeneet poliisin työstä samantapaisia asioita kuin vähemmän koulutetut poliisit: toiminnallisuutta ja käytännön tekemistä. Monen akateemisen poliisin ammatillinen identiteetti kuitenkin heikkenee ja samalla ammattiin sitoutuminen vähenee työvuosien kuluessa, vaikka poliisiorganisaatio vahvoine perinteineen pyrkii sosiaalistamaan jäsenensä mahdollisimman täydellisesti. Heikko ammatillinen identiteetti johtuu tutkimustulosten perusteella ensisijaisesti siitä, että poliisiorganisaatio ei useinkaan osaa tai halua hyödyntää maistereiden aikaisempaa koulutusta. Sen seurauksena liian monet akateemiset poliisit työskentelevät tehtävissä, joissa kokevat koulutuksensa menneen hukkaan.  Ulkopuolisuuden tunnetta vahvistaa se, että moni akateeminen poliisi kokee olevansa uhka muiden poliisien uralla etenemiselle. Poliisipäällystön aseman sijaan usean akateemisen poliisin tavoitteena on kuitenkin asiantuntijan virka, eivätkä he siten ole esteenä muiden etenemiselle esimiesasemaan. Poliisiorganisaatiossa käydään jatkuvaa debattia poliisivirkojen määrästä, samoin jo pitkään on oltu huolestuneita rikospoliisityön huonosta vetovoimasta. Akateemisen työttömyyden lisääntyminen tarjoaa poliisiorganisaatiolle tilaisuuden rekrytoida osaavaa henkilöstöä. Jotta akateemiset poliisit sitoutuisivat ammattiinsa, on heille annettava tilaisuus tehdä työtä, jossa he tuntevat paitsi hyötyvänsä aikaisemmasta koulutuksestaan, myös hyödyttävänsä työorganisaatiota. Asiasanat: identiteetti, ammatti-identiteetti, akateeminen, poliisi, sitoutuminen, poliisiorganisaatio