Reception performance studies for the evaluation and improvement of the new generation terrestrial television systems

270 p.La industria de la TV ha experimentado grandes cambios en las últimas décadas. Las expectativas cada vez mayores de los espectadores y la reducción del espectro disponible para los servicios de TV han provocado la necesidad de sistemas más robustos de Televisión Digital Terrestre (TDT).El primer intento de cumplir estos requisitos es el estándar europeo DVB-T2 (2009). La publicación de un nuevo estándar significa el inicio de un proceso de evaluación del rendimiento del mismo mediante, por ejemplo, estudios de cobertura u obtención de valores de umbral de relación señal / ruido (SNR). Al inicio de esta tesis, este proceso estaba casi terminado para recepción fija y móvil. Sin embargo, la recepción en interiores no se había estudiado en detalle. Por esta razón, esta tesis completa la evaluación de DVB-T2 en interiores y define una nueva metodología de evaluación optimizada para este escenario.A pesar de que DVB-T2 emplea tecnologías muy avanzadas, el sistema se definió hace casi diez años y desde entonces han aparecido nuevas técnicas avanzadas, como por ejemplo nuevos códigos de corrección de errores o la nueva técnica de multiplexación por división en capas (LDM). Estas nuevas técnicas tampoco han sido evaluadas en entornos de interior, por lo que esta tesis incluye el análisis de las mismas evaluando su idoneidad para mejorar el rendimiento de DVB-T2. Además, se ha comprobado que los algoritmos tradicionales de los receptores TDT no están optimizados para los nuevos escenarios en los que se consideran las señales multicapa y recepción móvil. Por esta razón, se han propuesto nuevos algoritmos para mejorar la recepción en este tipo de situaciones.El último intento de hacer frente a los altos requisitos actuales de TDT es el estándar americano ATSC 3.0 (2016). Al igual que con DVB-T2, se necesita proceso completo de evaluación del sistema. Por ello, en esta tesis se han realizado simulaciones y pruebas de laboratorio para completar el estudio de rendimiento de ATSC 3.0 en diferentes escenarios

Low-Complexity Equalisers for Offset Constellations in Massive MIMO Schemes

This work was supported in part by the European Regional Development Fund (FEDER), through the Competitiveness and Internationalization Operational Program of the Portugal 2020 Framework, in part by the Regional OP Centro under Grant POCI-01-0145-FEDER-030588, in part by the Regional OP Lisboa under Grant Lisboa-01-0145-FEDER-03058, in part by the FCT/MEC through national funds of MASSIVE5G Project under Grant SAICT-45-2017-02 and PES3N Project under Grant 2018-SAICT-45-2017-POCI-01-0145-FEDER-030629, in part by the UID/EEE/50008/2019 Project, and in part by the FCT Ph.D. under Grant SFRH/BD/108522/2015.Massive multi-input-multi-output (m-MIMO) schemes require low-complexity implementations at both the transmitter and the receiver side, especially for systems operation at millimeter wave (mmWave) bands. In this paper, we consider the use of offset constellations in m-MIMO systems operating at mmWave frequencies. These signals are designed to have either an almost constant envelope or be decomposed as the sum of constant-envelope signals, making them compatible with strongly nonlinear power amplifiers, which can have low-implementation complexity and high amplification efficient, making them particularly interesting for mmWave communications. We design and evaluate low-complexity frequency-domain receivers for offset signals. It is shown that the proposed receivers can have excellent performance/complexity trade-offs in m-MIMO scenarios, making them particularly interesting for future wireless systems operating at mmWave bands.publishersversionpublishe

Reception performance studies for the evaluation and improvement of the new generation terrestrial television systems

270 p.La industria de la TV ha experimentado grandes cambios en las últimas décadas. Las expectativas cada vez mayores de los espectadores y la reducción del espectro disponible para los servicios de TV han provocado la necesidad de sistemas más robustos de Televisión Digital Terrestre (TDT).El primer intento de cumplir estos requisitos es el estándar europeo DVB-T2 (2009). La publicación de un nuevo estándar significa el inicio de un proceso de evaluación del rendimiento del mismo mediante, por ejemplo, estudios de cobertura u obtención de valores de umbral de relación señal / ruido (SNR). Al inicio de esta tesis, este proceso estaba casi terminado para recepción fija y móvil. Sin embargo, la recepción en interiores no se había estudiado en detalle. Por esta razón, esta tesis completa la evaluación de DVB-T2 en interiores y define una nueva metodología de evaluación optimizada para este escenario.A pesar de que DVB-T2 emplea tecnologías muy avanzadas, el sistema se definió hace casi diez años y desde entonces han aparecido nuevas técnicas avanzadas, como por ejemplo nuevos códigos de corrección de errores o la nueva técnica de multiplexación por división en capas (LDM). Estas nuevas técnicas tampoco han sido evaluadas en entornos de interior, por lo que esta tesis incluye el análisis de las mismas evaluando su idoneidad para mejorar el rendimiento de DVB-T2. Además, se ha comprobado que los algoritmos tradicionales de los receptores TDT no están optimizados para los nuevos escenarios en los que se consideran las señales multicapa y recepción móvil. Por esta razón, se han propuesto nuevos algoritmos para mejorar la recepción en este tipo de situaciones.El último intento de hacer frente a los altos requisitos actuales de TDT es el estándar americano ATSC 3.0 (2016). Al igual que con DVB-T2, se necesita proceso completo de evaluación del sistema. Por ello, en esta tesis se han realizado simulaciones y pruebas de laboratorio para completar el estudio de rendimiento de ATSC 3.0 en diferentes escenarios

Transformer-Based Deep Learning Detector for Dual-Mode Index Modulation 3D-OFDM

In this paper, we propose a deep learning-based signal detector called TransD3D-IM, which employs the Transformer framework for signal detection in the Dual-mode index modulation-aided three-dimensional (3D) orthogonal frequency division multiplexing (DM-IM-3D-OFDM) system. In this system, the data bits are conveyed using dual-mode 3D constellation symbols and active subcarrier indices. As a result, this method exhibits significantly higher transmission reliability than current IM-based models with traditional maximum likelihood (ML) detection. Nevertheless, the ML detector suffers from high computational complexity, particularly when the parameters of the system are large. Even the complexity of the Log-Likelihood Ratio algorithm, known as a low-complexity detector for signal detection in the DM-IM-3D-OFDM system, is also not impressive enough. To overcome this limitation, our proposal applies a deep neural network at the receiver, utilizing the Transformer framework for signal detection of DM-IM-3D-OFDM system in Rayleigh fading channel. Simulation results demonstrate that our detector attains to approach performance compared to the model-based receiver. Furthermore, TransD3D-IM exhibits more robustness than the existing deep learning-based detector while considerably reducing runtime complexity in comparison with the benchmarks

Information-Theoretic Analysis and Performance Evaluation of Optimal Demappers for Multi-Layer Broadcast Systems

(c) 2018 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other users, including reprinting/ republishing this[EN] Multi-layer broadcast systems distribute services across time and frequency domain by means of power-division multiplexing. Successive interference cancelation is required, in general, in order to extract the content of all services. For a low-complexity implementation, the receiver can obtain the strongest (top-layer) signal assuming underlying signals to behave like thermal noise. The thermal noise assumption may not be valid under certain conditions and a more accurate characterization of the interference could bring improved performance. This paper analyzes the validity of the noise-like assumption considering the power ratio between signals and the required carrier-to-noise ratio for error-free reception. The main contribution of the paper is the proposal of a demapping algorithm that exploits the knowledge of the constellation of underlying signals. Generalized mutual information, performance evaluation, and complexity analysis are provided with the additive white Gaussian noise-like assumptions and with the proposed alternative in order to assess the potential performance improvements that can be achieved.This work was supported by in part by the Ministerio de Educacion y Ciencia, Spain under Grant TEC2014-56483-R, and in part by the European FEDER Funds.Garro, E.; Gimenez Gandia, JJ.; Klenner, P.; Gomez-Barquero, D. (2018). Information-Theoretic Analysis and Performance Evaluation of Optimal Demappers for Multi-Layer Broadcast Systems. IEEE Transactions on Broadcasting. 64(4):781-790. https://doi.org/10.1109/TBC.2018.2799300S78179064

Feasibility of modifying the high resolution infrared radiation sounder (HIRS/2) for measuring spectral components of Earth radiation budget

The concept of adding four spectral channels to the 20 channel HIRS/2 instrument for the purpose of determining the origin and profile of radiant existence from the Earth's atmosphere is considered. Methods of addition of three channels at 0.5, 1.0 and 1.6 micron m to the present 0.7 micron m visible channel and an 18-25 micron m channel to the present 19 channels spaced from 3.7 micron m to 15 micron m are addressed. Optical components and physical positions were found that permit inclusion of these added channels with negligible effect on the performance of the present 20 channels. Data format changes permit inclusion of the ERB data in the 288 bits allocated to HIRS for each scan element. A lamp and collimating optic assembly may replace one of the on board radiometric black bodies to provide a reference source for the albedo channels. Some increase in instrument dimensions, weight and power will be required to accommodate the modifications