Sparse Signal Processing Concepts for Efficient 5G System Design

As it becomes increasingly apparent that 4G will not be able to meet the emerging demands of future mobile communication systems, the question what could make up a 5G system, what are the crucial challenges and what are the key drivers is part of intensive, ongoing discussions. Partly due to the advent of compressive sensing, methods that can optimally exploit sparsity in signals have received tremendous attention in recent years. In this paper we will describe a variety of scenarios in which signal sparsity arises naturally in 5G wireless systems. Signal sparsity and the associated rich collection of tools and algorithms will thus be a viable source for innovation in 5G wireless system design. We will discribe applications of this sparse signal processing paradigm in MIMO random access, cloud radio access networks, compressive channel-source network coding, and embedded security. We will also emphasize important open problem that may arise in 5G system design, for which sparsity will potentially play a key role in their solution.Comment: 18 pages, 5 figures, accepted for publication in IEEE Acces

Advanced signal processing techniques for the modeling and linearization of wireless communication systems.

Los nuevos estándares de comunicaciones digitales inalámbricas están impulsando el diseño de amplificadores de potencia con unas condiciones límites en términos de linealidad y eficiencia. Si bien estos nuevos sistemas exigen que los dispositivos activos trabajen cerca de la zona de saturación en busca de la eficiencia energética, la no linealidad inherente puede producir que el sistema muestre prestaciones inadecuadas en emisiones fuera de banda y distorsión en banda. La necesidad de técnicas digitales de compensación y la evolución en el diseño de nuevas arquitecturas de procesamiento de señales digitales posicionan a la predistorsión digital (DPD) como un enfoque práctico. Los predistorsionadores digitales se suelen basar en modelos de comportamiento como el memory polynomial (MP), el generalized memory polynomial (GMP) y el dynamic deviation reduction-based (DDR), etc. Los modelos de Volterra sufren la llamada "maldición de la dimensionalidad", ya que su complejidad tiende a crecer de forma exponencial a medida que el orden y la profundidad de memoria crecen. Esta tesis se centra principalmente en contribuir a la rama de conocimiento que enmarca el modelado y linealización de sistemas de comunicación inalámbrica. Los principales temas tratados son el modelo Volterra-Parafac y el modelo general de Volterra para sistemas complejos, los cuales tratan la estructura del DPD y las series de Volterra estructuradas con compressed-sensing y un método para la linealización en un rango de potencias de operación, que se centran en cómo los coeficientes de los modelos deben ser obtenidos.Premio Extraordinario de Doctorado U