203,162 research outputs found

    On 2-D Non-Adjacent-Error Channel Models

    Get PDF
    Abstract-In this work, we consider two-dimensional (2-D) binary channels in which the 2-D error patterns are constrained so that errors cannot occur in adjacent horizontal or vertical positions. We consider probabilistic and combinatorial models for such channels. A probabilistic model is obtained from a 2-D random field defined by Roth, Siegel and Wolf (2001). Based on the conjectured ergodicity of this random field, we obtain an expression for the capacity of the 2-D non-adjacenterrors channel. We also derive an upper bound for the asymptotic coding rate in the combinatorial model

    Reciprocity Calibration for Massive MIMO: Proposal, Modeling and Validation

    Get PDF
    This paper presents a mutual coupling based calibration method for time-division-duplex massive MIMO systems, which enables downlink precoding based on uplink channel estimates. The entire calibration procedure is carried out solely at the base station (BS) side by sounding all BS antenna pairs. An Expectation-Maximization (EM) algorithm is derived, which processes the measured channels in order to estimate calibration coefficients. The EM algorithm outperforms current state-of-the-art narrow-band calibration schemes in a mean squared error (MSE) and sum-rate capacity sense. Like its predecessors, the EM algorithm is general in the sense that it is not only suitable to calibrate a co-located massive MIMO BS, but also very suitable for calibrating multiple BSs in distributed MIMO systems. The proposed method is validated with experimental evidence obtained from a massive MIMO testbed. In addition, we address the estimated narrow-band calibration coefficients as a stochastic process across frequency, and study the subspace of this process based on measurement data. With the insights of this study, we propose an estimator which exploits the structure of the process in order to reduce the calibration error across frequency. A model for the calibration error is also proposed based on the asymptotic properties of the estimator, and is validated with measurement results.Comment: Submitted to IEEE Transactions on Wireless Communications, 21/Feb/201

    A Library for Wall-Modelled Large-Eddy Simulation Based on OpenFOAM Technology

    Full text link
    This work presents a feature-rich open-source library for wall-modelled large-eddy simulation (WMLES), which is a turbulence modelling approach that reduces the computational cost of traditional (wall-resolved) LES by introducing special treatment of the inner region of turbulent boundary layers (TBLs). The library is based on OpenFOAM and enhances the general-purpose LES solvers provided by this software with state-of-the-art wall modelling capability. In particular, the included wall models belong to the class of wall-stress models that account for the under-resolved turbulent structures by predicting and enforcing the correct local value of the wall shear stress. A review of this approach is given, followed by a detailed description of the library, discussing its functionality and extensible design. The included wall-stress models are presented, based on both algebraic and ordinary differential equations. To demonstrate the capabilities of the library, it was used for WMLES of turbulent channel flow and the flow over a backward-facing step (BFS). For each flow, a systematic simulation campaign was performed, in order to find a combination of numerical schemes, grid resolution and wall model type that would yield a good predictive accuracy for both the mean velocity field in the outer layer of the TBLs and the mean wall shear stress. The best result was achieved using a mildly dissipative second-order accurate scheme for the convective fluxes applied on an isotropic grid with 27000 cells per δ3\delta^3-cube, where δ\delta is the thickness of the TBL or the half-height of the channel. An algebraic model based on Spalding's law of the wall was found to perform well for both flows. On the other hand, the tested more complicated models, which incorporate the pressure gradient in the wall shear stress prediction, led to less accurate results

    Contribution to Efficient Use of Narrowband Radio Channel

    Get PDF
    Předkládaná práce se soustředí na problematiku využívání úzkopásmového rádiového kanálu rádiovými modemy, které jsou určené pro průmyslové aplikace pozemní pohyblivé rádiové služby, specifikované v dominantní míře Evropským standardem ETSI EN 300 113. Tato rádiová zařízení se používají v kmitočtových pásmech od 30 MHz do 1 GHz s nejčastěji přidělovanou šířkou pásma 25 kHz a ve většině svých instalací jsou využívána ve fixních nebo mobilních bezdrátových sítích. Mezi typické oblasti použití patří zejména datová telemetrie, aplikace typu SCADA, nebo monitorování transportu strategických surovin. Za hlavní znaky popisovaného systému lze označit komunikační pokrytí značných vzdáleností, dané především vysokou výkonovou účinnosti datového přenosu a využívaní efektivních přístupových technik na rádiový kanál se semiduplexním komunikačním režimem. Striktní požadavky na elektromagnetickou kompatibilitu umožňují těmto zařízením využívat spektrum i v oblastech kmitočtově blízkým jiným komunikačním systémům bez nutnosti vkládání dodatečných ochranných frekvenčních pásem. Úzkopásmové rádiové komunikační systémy, v současnosti používají převážně exponenciální digitální modulace s konstantní modulační obálkou zejména z důvodů velice striktních omezení pro velikost výkonu vyzářeného do sousedního kanálu. Dosahují tak pouze kompromisních hodnot komunikační účinnosti. Úpravy limitů příslušných rádiových parametrů a rychlý rozvoj prostředků číslicového zpracování signálu v nedávné době, dnes umožňují ekonomicky přijatelné využití spektrálně efektivnějších modulačních technik i v těch oblastech, kde je prioritní využívání úzkých rádiových kanálů. Cílem předkládané disertační práce je proto výzkum postupů směřující ke sjednocení výhodných vlastností lineárních a nelineárních modulací v moderní konstrukci úzkopásmového rádiového modemu. Účelem tohoto výzkumu je efektivní a „ekologické“ využívání přidělené části frekvenčního spektra. Mezi hlavní dílčí problémy, jimiž se předkládaná práce zabývá, lze zařadit zejména tyto: Nyquistova modulační filtrace, navrhovaná s ohledem na minimalizaci nežádoucích elektromagnetických interferencí, efektivní číslicové algoritmy frekvenční demodulace a rychlé rámcové a symbolové synchronizace. Součástí práce je dále analýza navrhovaného řešení z pohledu celkové konstrukce programově definovaného rádiového modemu v rovině simulací při vyšetřování robustnosti datového přenosu rádiovým kanálem s bílým Gaussovským šumem nebo kanálem s únikem v důsledku mnohacestného šíření signálu. Závěr práce je pak zaměřen na prezentování výsledků praktické části projektu, v níž byly testovány, měřeny a analyzovány dvě prototypové konstrukce rádiového zařízení. Tato finální část práce obsahuje i praktická doporučení, vedoucí k vyššímu stupni využitelnosti spektrálně efektivnějších komunikačních režimů v oblasti budoucí generace úzkopásmových zařízení pozemní pohyblivé rádiové služby.he industrial narrowband land mobile radio (LMR) devices, as considered in this dissertation project, has been subject to European standard ETSI EN 300 113. The system operates on frequencies between 30 MHz and 1 GHz, with channel separations of up to 25 kHz, and is intended for private, fixed, or mobile, radio packet switching networks. Data telemetry, SCADA, maritime and police radio services; traffic monitoring; gas, water, and electricity producing factories are the typical system applications. Long distance coverage, high power efficiency, and efficient channel access techniques in half duplex operation are the primary advantages the system relays on. Very low level of adjacent channel power emissions and robust radio receiver architectures, with high dynamic range, enable for a system’s coexistence with various communication standards, without the additional guard band frequency intervals. On the other hand, the strict limitations of the referenced standard as well as the state of the technology, has hindered the increase in communication efficiency, with which the system has used its occupied bandwidth. New modifications and improvements are needed to the standard itself and to the up-to-date architectures of narrowband LMR devices, to make the utilization of more efficient modes of system operation practically realizable. The main objective of this dissertation thesis is therefore to find a practical way how to combine the favorable properties of the advanced nonlinear and linear digital modulation techniques in a single digital modem solution, in order to increase the efficiency of the narrowband radio channel usage allocated to the new generation of the industrial LMR devices. The main attention is given to the particular areas of digital modem design such as proposal of the new family of the Nyquist filters minimizing the adjacent channel interference, design and analysis of the efficient algorithms for frequency discrimination, fast frame and symbol

    Statistical mechanics of error exponents for error-correcting codes

    Full text link
    Error exponents characterize the exponential decay, when increasing message length, of the probability of error of many error-correcting codes. To tackle the long standing problem of computing them exactly, we introduce a general, thermodynamic, formalism that we illustrate with maximum-likelihood decoding of low-density parity-check (LDPC) codes on the binary erasure channel (BEC) and the binary symmetric channel (BSC). In this formalism, we apply the cavity method for large deviations to derive expressions for both the average and typical error exponents, which differ by the procedure used to select the codes from specified ensembles. When decreasing the noise intensity, we find that two phase transitions take place, at two different levels: a glass to ferromagnetic transition in the space of codewords, and a paramagnetic to glass transition in the space of codes.Comment: 32 pages, 13 figure

    Digital Predistortion in Large-Array Digital Beamforming Transmitters

    Get PDF
    In this article, we propose a novel digital predistortion (DPD) solution that allows to considerably reduce the complexity resulting from linearizing a set of power amplifiers (PAs) in single-user large-scale digital beamforming transmitters. In contrast to current state-of-the art solutions that assume a dedicated DPD per power amplifier, which is unfeasible in the context of large antenna arrays, the proposed solution only requires a single DPD in order to linearize an arbitrary number of power amplifiers. To this end, the proposed DPD predistorts the signal at the input of the digital precoder based on minimizing the nonlinear distortion of the combined signal at the intended receiver direction. This is a desirable feature, since the resulting emissions in other directions get partially diluted due to less coherent superposition. With this approach, only a single DPD is required, yielding great complexity and energy savings.Comment: 8 pages, Accepted for publication in Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computer
    corecore