DISCRETE PRECODING AND ADJUSTED DETECTION FOR MULTIUSER MIMO SYSTEMS WITH PSK MODULATION
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | eng |
Título da fonte: | Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) |
Texto Completo: | https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=54636@1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=54636@2 |
Resumo: | Com um número crescente de antenas em sistemas MIMO, o consumo de energia e os custos das interfaces de rádio correspondentes tornam-se relevantes. Nesse contexto, uma abordagem promissora é a utilização de conversores de dados de baixa resolução. Neste estudo, propomos dois novos pré-codificadores ótimos para a sinais de envelope constante e quantização de fase. O primeiro maximiza a distância mínima para o limite de decisão (MMDDT) nos receptores, enquanto o segundo minimiza o erro médio quadrático entre os símbolos dos usuários e o sinal de recepção. O design MMDDT apresetado nesse estudo é uma generalização de designs anteriores que baseiam-se em quantização de 1-bit. Além disso, ao contrário do projeto MMSE anterior que se baseia na resolução de 1-bit, a abordagem proposta emprega quantização de fase uniforme e a etapa de limite no método branch-and-bound é diferente em termos de considerar o relaxamento mais restritivo do problema não convexo, que é então utilizado para um design sub ótimo também. Além disso, três métodos diferentes de detecção suave e um esquema iterativo de detecção e decodificação que permite a utilização de codificação de canal em conjunto com pré-codificação de baixa resolução são propostos. Além de uma abordagem exata para calcular a informação extrínseca, duas aproximações com reduzida complexidade computacional são propostas. Os algoritmos propostos de pré-codificação branch-and-bound são superiores aos métodos existentes em termos de taxa de erro de bit. Resultados numéricos mostram que as abordagens propostas têm complexidade significativamente menor do que a busca exaustiva. Finalmente, os resultados baseados em um código de bloco LDPC indicam que os esquemas de processamento de recepção geram uma taxa de erro de bit menor em comparação com o projeto convencional. |
id |
PUC_RIO-1_8a0110ebd13b580dee0eddcc2b3704b9 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:MAXWELL.puc-rio.br:54636 |
network_acronym_str |
PUC_RIO-1 |
network_name_str |
Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) |
repository_id_str |
534 |
spelling |
info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisDISCRETE PRECODING AND ADJUSTED DETECTION FOR MULTIUSER MIMO SYSTEMS WITH PSK MODULATION PRECODIFICAÇÃO DISCRETA E DETECÇÃO CORRESPONDENTE PARA SISTEMAS MIMO MULTIUSUÁRIO QUE UTILIZAM MODULAÇÃO PSK 2021-03-03LUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAULUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAURODRIGO CAIADO DE LAMARELUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAULUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAURODRIGO CAIADO DE LAMAREAMINE MEZGHANI16071775795lattes.cnpq.br/4765658511121226ERICO DE SOUZA PRADO LOPESPONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIROPPG EM ENGENHARIA ELÉTRICAPUC-RioBRCom um número crescente de antenas em sistemas MIMO, o consumo de energia e os custos das interfaces de rádio correspondentes tornam-se relevantes. Nesse contexto, uma abordagem promissora é a utilização de conversores de dados de baixa resolução. Neste estudo, propomos dois novos pré-codificadores ótimos para a sinais de envelope constante e quantização de fase. O primeiro maximiza a distância mínima para o limite de decisão (MMDDT) nos receptores, enquanto o segundo minimiza o erro médio quadrático entre os símbolos dos usuários e o sinal de recepção. O design MMDDT apresetado nesse estudo é uma generalização de designs anteriores que baseiam-se em quantização de 1-bit. Além disso, ao contrário do projeto MMSE anterior que se baseia na resolução de 1-bit, a abordagem proposta emprega quantização de fase uniforme e a etapa de limite no método branch-and-bound é diferente em termos de considerar o relaxamento mais restritivo do problema não convexo, que é então utilizado para um design sub ótimo também. Além disso, três métodos diferentes de detecção suave e um esquema iterativo de detecção e decodificação que permite a utilização de codificação de canal em conjunto com pré-codificação de baixa resolução são propostos. Além de uma abordagem exata para calcular a informação extrínseca, duas aproximações com reduzida complexidade computacional são propostas. Os algoritmos propostos de pré-codificação branch-and-bound são superiores aos métodos existentes em termos de taxa de erro de bit. Resultados numéricos mostram que as abordagens propostas têm complexidade significativamente menor do que a busca exaustiva. Finalmente, os resultados baseados em um código de bloco LDPC indicam que os esquemas de processamento de recepção geram uma taxa de erro de bit menor em comparação com o projeto convencional.With an increasing number of antennas in multiple-input multiple-output (MIMO) systems, the energy consumption and costs of the corresponding front ends become relevant. In this context, a promising approach is the consideration of low-resolution data converters. In this study two novel optimal precoding branch-and-bound algorithms constrained to constant envelope signals and phase quantization are proposed. The first maximizes the minimum distance to the decision threshold (MMDDT) at the receivers, while the second minimizes the MSE between the users data symbols and the receive signal. This MMDDT design presented in this study is a generalization of prior designs that rely on 1-bit quantization. Moreover, unlike the prior MMSE design that relies on 1-bit resolution, the proposed MMSE approach employs uniform phase quantization and the bounding step in the branch-and-bound method is different in terms of considering the most restrictive relaxation of the nonconvex problem, which is then utilized for a suboptimal design also. Moreover, three different soft detection methods and an iterative detection and decoding scheme that allow the utilization of channel coding in conjunction with low-resolution precoding are proposed. Besides an exact approach for computing the extrinsic information, two approximations with reduced computational complexity are devised. The proposed branch-and-bound precoding algorithms are superior to the existing methods in terms of bit error rate. Numerical results show that the proposed approaches have significantly lower complexity than exhaustive search. Finally, results based on an LDPC block code indicate that the proposed receive processing schemes yield a lower bit-error-rate compared to the conventional design.PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIROCONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICOhttps://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=54636@1https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=54636@2engreponame:Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO)instacron:PUC_RIOinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-11-01T14:03:51Zoai:MAXWELL.puc-rio.br:54636Repositório InstitucionalPRIhttps://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/ibict.phpopendoar:5342022-08-19T00:00Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO)false |
dc.title.en.fl_str_mv |
DISCRETE PRECODING AND ADJUSTED DETECTION FOR MULTIUSER MIMO SYSTEMS WITH PSK MODULATION |
dc.title.alternative.pt.fl_str_mv |
PRECODIFICAÇÃO DISCRETA E DETECÇÃO CORRESPONDENTE PARA SISTEMAS MIMO MULTIUSUÁRIO QUE UTILIZAM MODULAÇÃO PSK |
title |
DISCRETE PRECODING AND ADJUSTED DETECTION FOR MULTIUSER MIMO SYSTEMS WITH PSK MODULATION |
spellingShingle |
DISCRETE PRECODING AND ADJUSTED DETECTION FOR MULTIUSER MIMO SYSTEMS WITH PSK MODULATION ERICO DE SOUZA PRADO LOPES |
title_short |
DISCRETE PRECODING AND ADJUSTED DETECTION FOR MULTIUSER MIMO SYSTEMS WITH PSK MODULATION |
title_full |
DISCRETE PRECODING AND ADJUSTED DETECTION FOR MULTIUSER MIMO SYSTEMS WITH PSK MODULATION |
title_fullStr |
DISCRETE PRECODING AND ADJUSTED DETECTION FOR MULTIUSER MIMO SYSTEMS WITH PSK MODULATION |
title_full_unstemmed |
DISCRETE PRECODING AND ADJUSTED DETECTION FOR MULTIUSER MIMO SYSTEMS WITH PSK MODULATION |
title_sort |
DISCRETE PRECODING AND ADJUSTED DETECTION FOR MULTIUSER MIMO SYSTEMS WITH PSK MODULATION |
author |
ERICO DE SOUZA PRADO LOPES |
author_facet |
ERICO DE SOUZA PRADO LOPES |
author_role |
author |
dc.contributor.advisor1ID.none.fl_str_mv |
|
dc.contributor.advisor1Lattes.none.fl_str_mv |
|
dc.contributor.advisor2ID.none.fl_str_mv |
|
dc.contributor.advisor2Lattes.none.fl_str_mv |
|
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
LUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAU |
dc.contributor.advisor2.fl_str_mv |
LUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAU |
dc.contributor.referee1.fl_str_mv |
RODRIGO CAIADO DE LAMARE |
dc.contributor.referee2.fl_str_mv |
LUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAU |
dc.contributor.referee3.fl_str_mv |
LUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAU |
dc.contributor.referee4.fl_str_mv |
RODRIGO CAIADO DE LAMARE |
dc.contributor.referee5.fl_str_mv |
AMINE MEZGHANI |
dc.contributor.authorID.fl_str_mv |
16071775795 |
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv |
lattes.cnpq.br/4765658511121226 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
ERICO DE SOUZA PRADO LOPES |
contributor_str_mv |
LUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAU LUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAU RODRIGO CAIADO DE LAMARE LUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAU LUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAU RODRIGO CAIADO DE LAMARE AMINE MEZGHANI |
description |
Com um número crescente de antenas em sistemas MIMO, o consumo de energia e os custos das interfaces de rádio correspondentes tornam-se relevantes. Nesse contexto, uma abordagem promissora é a utilização de conversores de dados de baixa resolução. Neste estudo, propomos dois novos pré-codificadores ótimos para a sinais de envelope constante e quantização de fase. O primeiro maximiza a distância mínima para o limite de decisão (MMDDT) nos receptores, enquanto o segundo minimiza o erro médio quadrático entre os símbolos dos usuários e o sinal de recepção. O design MMDDT apresetado nesse estudo é uma generalização de designs anteriores que baseiam-se em quantização de 1-bit. Além disso, ao contrário do projeto MMSE anterior que se baseia na resolução de 1-bit, a abordagem proposta emprega quantização de fase uniforme e a etapa de limite no método branch-and-bound é diferente em termos de considerar o relaxamento mais restritivo do problema não convexo, que é então utilizado para um design sub ótimo também. Além disso, três métodos diferentes de detecção suave e um esquema iterativo de detecção e decodificação que permite a utilização de codificação de canal em conjunto com pré-codificação de baixa resolução são propostos. Além de uma abordagem exata para calcular a informação extrínseca, duas aproximações com reduzida complexidade computacional são propostas. Os algoritmos propostos de pré-codificação branch-and-bound são superiores aos métodos existentes em termos de taxa de erro de bit. Resultados numéricos mostram que as abordagens propostas têm complexidade significativamente menor do que a busca exaustiva. Finalmente, os resultados baseados em um código de bloco LDPC indicam que os esquemas de processamento de recepção geram uma taxa de erro de bit menor em comparação com o projeto convencional. |
publishDate |
2021 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2021-03-03 |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=54636@1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=54636@2 |
url |
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=54636@1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=54636@2 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
eng |
language |
eng |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
PPG EM ENGENHARIA ELÉTRICA |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
PUC-Rio |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
BR |
publisher.none.fl_str_mv |
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO) instacron:PUC_RIO |
instname_str |
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO) |
instacron_str |
PUC_RIO |
institution |
PUC_RIO |
reponame_str |
Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) |
collection |
Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO) |
repository.mail.fl_str_mv |
|
_version_ |
1748324958799396864 |