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INTERFERENCE MANAGEMENT IN LTE SYSTEM AND BEYOUND
The key challenges to high throughput in cellular wireless communication system are interference, mobility and bandwidth limitation. Mobility has never been a problem until recently, bandwidth has been constantly improved upon through the evolutions in cellular wireless communication system but interference has been a constant limitation to any improvement that may have resulted from such evolution. The fundamental challenge to a system designer or a researcher is how to achieve high data rate in motion (high speed) in a cellular system that is intrinsically interference-limited.
Multi-antenna is the solution to data on the move and the capacity of multi-antenna system has been demonstrated to increase proportionally with increase in the number of antennas at both transmitter and receiver for point-to-point communications and multi-user environment. However, the capacity gain in both uplink and downlink is limited in a multi-user environment like cellular system by interference, the number of antennas at the base station, complexity and space constraint particularly for a mobile terminal.
This challenge in the downlink provided the motivation to investigate successive interference cancellation (SIC) as an interference management tool LTE system and beyond. The Simulation revealed that ordered successive interference (OSIC) out performs non-ordered successive interference cancellation (NSIC) and the additional complexity is justified based on the associated gain in BER performance of OSIC. The major drawback of OSIC is that it is not efficient in network environment employing power control or power allocation. Additional interference management techniques will be required to fully manage the interference.fi=Opinnäytetyö kokotekstinä PDF-muodossa.|en=Thesis fulltext in PDF format.|sv=Lärdomsprov tillgängligt som fulltext i PDF-format
MIMOPack: A High Performance Computing Library for MIMO Communication Systems
[EN] Nowadays, several communication standards are emerging and evolving, searching
higher transmission rates, reliability and coverage. This expansion is
primarily driven by the continued increase in consumption of mobile multimedia services
due to the emergence of new handheld devices such as smartphones and tablets.
One of the most significant techniques employed to meet these demands is the use
of multiple transmit and receive antennas, known as MIMO systems. The use of this technology allows to increase the
transmission rate and the quality of the transmission through the use of multiple antennas at the
transmitter and receiver sides.
MIMO technologies have become an essential key in several wireless standards such as WLAN, WiMAX and LTE.
These technologies will be incorporated also in future standards, therefore is
expected in the coming years a great deal of research in this field.
Clearly, the study of MIMO systems is critical in the current investigation,
however the problems that arise from this technology are very complex.
High Performance Computing (HPC) systems, and specifically, modern hardware
architectures as multi-core and many-cores (e.g Graphics Processing Units (GPU))
are playing a key role in the development of efficient and low-complexity
algorithms for MIMO transmissions. Proof of this is that the number of
scientific contributions and research projects related to its use has increased in the last years.
Also, some high performance libraries have been implemented as
tools for researchers involved in the development of future
communication standards. Two of the most popular libraries are: IT++
that is a library based on the use of some optimized libraries for multi-core
processors and the Communications System Toolbox designed for use with MATLAB, which uses GPU computing. However, there is not a library able to
run on a heterogeneous platform using all the available resources.
In view of the high computational requirements in MIMO application research and
the shortage of tools able to satisfy them, we have made a special effort to develop a
library to ease the development of adaptable parallel applications in accordance
with the different architectures of the executing platform. The library, called MIMOPack, aims to implement efficiently using parallel computing, a set of functions to perform some of the critical stages of MIMO communication systems simulation.
The main contribution of the thesis is the implementation of efficient Hard and Soft output detectors, since the detection stage is considered the most complex part of the communication process. These detectors are highly configurable and many of them include preprocessing techniques that reduce the computational cost and increase the performance.
The proposed library shows three important features: portability,
efficiency and easy of use. Current realease allows GPUs and multi-core computation, or even
simultaneously, since it is designed to use on heterogeneous machines. The interface of the functions are common to all environments
in order to simplify the use of the library. Moreover, some of the functions are callable from MATLAB increasing the portability of developed codes between different computing environments.
According to the library design and the performance assessment, we consider that MIMOPack may facilitate
industrial and academic researchers the implementation of scientific codes without having to know different programming
languages and machine architectures. This will allow to include more complex
algorithms in their simulations and obtain their results faster. This is
particularly important in the industry, since the manufacturers work
to analyze and to propose their own technologies with the aim that it will be
approved as a standard. Thus allowing to enforce their intellectual property
rights over their competitors, who should obtain the corresponding licenses
to include these technologies into their products.[ES] En la actualidad varios estándares de comunicación están surgiendo buscando velocidades de transmisión más altas y mayor fiabilidad. Esta expansión está impulsada por el aumento en el consumo de servicios multimedia debido a la aparición de nuevos dispositivos como los smartphones y las tabletas.
Una de las técnicas empleadas más importantes es el uso de múltiples antenas de transmisión y recepción, conocida como sistemas MIMO, que permite aumentar la velocidad y la calidad de la transmisión.
Las tecnologías MIMO se han convertido en una parte esencial en diferentes estándares tales como WLAN, WiMAX y LTE.
Estas tecnologías se incorporarán también en futuros estándares, por lo tanto, se espera en los próximos años una gran cantidad de investigación en este campo.
Está claro que el estudio de los sistemas MIMO es crítico en la investigación actual, sin embargo los problemas que surgen de esta tecnología son muy complejos. La sistemas de computación de alto rendimiento, y en concreto, las arquitecturas hardware actuales como multi-core y many-core (p. ej. GPUs) están jugando un papel clave en el desarrollo de algoritmos eficientes y de baja complejidad en las transmisiones MIMO. Prueba de ello es que el número de contribuciones científicas y proyectos de investigación relacionados con su uso se han incrementado en el últimos años.
Algunas librerías de alto rendimiento se están utilizando como
herramientas por investigadores en el desarrollo de
futuros estándares. Dos de las librerías más destacadas
son: IT++ que se basa en el uso de distintas librerías optimizadas para procesadores multi-core y el paquete Communications System Toolbox diseñada para su uso con MATLAB, que utiliza computación con GPU. Sin embargo, no hay una biblioteca capaz de ejecutarse en una plataforma heterogénea.
En vista de los altos requisitos computacionales en la investigación MIMO y
la escasez de herramientas capaces de satisfacerlos, hemos implementado una
librería que facilita el desarrollo de aplicaciones paralelas adaptables de
acuerdo con las diferentes arquitecturas de la plataforma de ejecución. La
librería, llamada MIMOPack, implementa de manera eficiente un conjunto de funciones para llevar a cabo algunas de las etapas críticas en la simulación de un sistema de comunicación MIMO.
La principal aportación de la tesis es la implementación de detectores eficientes de salida Hard y Soft, ya que la etapa de detección es considerada la parte más compleja en el proceso de comunicación.
Estos detectores son altamente configurables y muchos de ellos incluyen
técnicas de preprocesamiento que reducen el coste computacional y
aumentan el rendimiento.
La librería propuesta tiene tres características importantes: la portabilidad, la eficiencia y facilidad de uso. La versión actual permite computación en GPU y multi-core, incluso simultáneamente, ya que está diseñada para ser utilizada sobre plataformas heterogéneas que explotan toda la capacidad computacional. Para facilitar el uso de la biblioteca, las interfaces de las funciones son comunes para todas las arquitecturas. Algunas de las funciones se pueden llamar desde MATLAB aumentando la portabilidad de códigos desarrollados entre los diferentes entornos.
De acuerdo con el diseño de la biblioteca y la evaluación del rendimiento,
consideramos que MIMOPack puede facilitar la implementación de códigos sin tener que saber programar con diferentes lenguajes y arquitecturas. MIMOPack permitirá incluir algoritmos más complejos en las simulaciones y obtener los resultados
más rápidamente. Esto es particularmente importante en la industria,
ya que los fabricantes trabajan para proponer sus propias tecnologías lo antes posible con el objetivo de que sean aprobadas como un estándar. De este modo, los fabricantes pueden hacer valer sus derechos de propiedad intelectual frente a sus competidores, quienes luego deben obtener las correspon[CA] En l'actualitat diversos estàndards de comunicació estan sorgint i
evolucionant cercant velocitats de transmissió més altes i major
fiabilitat. Aquesta expansió, està impulsada pel continu augment en el consum de serveis multimèdia a causa de l'aparició de
nous dispositius portàtils com els smartphones i les tablets.
Una de les tècniques més importants és l'ús de múltiples antenes de transmissió i recepció (MIMO) que permet augmentar la velocitat de transmissió i la qualitat de transmissió.
Les tecnologies MIMO s'han convertit en una part essencial en diferents
estàndards inalàmbrics, tals com WLAN, WiMAX i LTE. Aquestes
tecnologies s'incorporaran també en futurs estàndards, per tant, s'espera en
els pròxims anys una gran quantitat d'investigació en aquest camp.
L'estudi dels sistemes MIMO és crític en la recerca actual,
no obstant açó, els problemes que sorgeixen d'aquesta tecnologia són molt
complexos. Els sistemes de computació d'alt rendiment com els multi-core i many-core (p. ej. GPUs)), estan jugant un paper clau en el desenvolupament
d'algoritmes eficients i de baixa complexitat en les transmissions MIMO. Prova
d'açò és que el nombre de contribucions científiques i projectes
d'investigació relacionats amb el seu ús s'han incrementat en els últims anys.
Algunes llibreries d'alt rendiment estan utilitzant-se com a eines
per investigadors involucrats en el desenvolupament de futurs
estàndards. Dos de les llibreries més destacades són:
IT++ que és una llibreria basada en lús de diferents llibreries optimitzades per a
processadors multi-core i el paquet Communications System Toolbox dissenyat per
al seu ús amb MATLAB, que utilitza computació amb GPU. No obstant açò, no hi ha una
biblioteca capaç d'executar-se en una plataforma heterogènia.
Degut als alts requisits computacionals en la investigació MIMO i l'escacès
d'eines capaces de satisfer-los, hem implementat
una llibreria que facilita el desenvolupament d'aplicacions paral·leles
adaptables d'acord amb les diferentes arquitectures de la plataforma
d'ejecució. La llibreria, anomenada MIMOPack, implementa
de manera eficient, un conjunt de
funcions per dur a terme algunes de les etapes crítiques en la simulació
d'un sistema de comunicació MIMO.
La principal aportació de la tesi és la implementació de detectors
eficients d'exida Hard i Soft, ja que l'etapa de detecció és considerada
la part més complexa en el procés de comunicació. Estos detectors són
altament configurables i molts d'ells inclouen tècniques de preprocessament
que redueixen el cost computacional i augmenten el rendiment. La llibreria
proposta té tres característiques importants: la portabilitat,
l'eficiència i la facilitat d'ús. La versió actual permet
computació en GPU i multi-core, fins i tot simultàniament, ja que està
dissenyada per a ser utilitzada sobre plataformes heterogènies que exploten
tota la capacitat computacional. Amb el fi de simplificar l'ús de la biblioteca,
les interfaces de les funcions són comunes per a totes les arquitectures. Algunes de
les funcions poden ser utilitzades des de MATLAB augmentant la portabilitat de
còdics desenvolupats entre els diferentes entorns.
D'acord amb el disseny de la biblioteca i l'evaluació del rendiment,
considerem que MIMOPack pot facilitar la implementació de còdics a investigadors sense haver de saber programar amb diferents llenguatges i arquitectures. MIMOPack permetrà
incloure algoritmes més complexos en les seues simulacions i obtindre els seus
resultats més ràpid. Açò és particularment important en la
industria, ja que els fabricants treballen per a proposar les seues pròpies
tecnologies el més prompte possible amb l'objectiu que siguen aprovades com un
estàndard. D'aquesta menera, els fabricants podran fer valdre els seus drets
de propietat intel·lectual enfront dels seus competidors, els qui després han
d'obtenir les corresponents llicències si voleRamiro Sánchez, C. (2015). MIMOPack: A High Performance Computing Library for MIMO Communication Systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53930TESISPremios Extraordinarios de tesis doctorale
Dual-lattice ordering and partial lattice reduction for SIC-based MIMO detection
This is the author's accepted manuscript. The final published article is available from the link below. Copyright @ 2009 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other users, including reprinting/ republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted components of this work in other works.In this paper, we propose low-complexity lattice detection algorithms for successive interference cancelation (SIC) in multi-input multi-output (MIMO) communications. First, we present a dual-lattice view of the vertical Bell Labs Layered Space-Time (V-BLAST) detection. We show that V-BLAST ordering is equivalent to applying sorted QR decomposition to the dual basis, or equivalently, applying sorted Cholesky decomposition to the associated Gram matrix. This new view results in lower detection complexity and allows simultaneous ordering and detection. Second, we propose a partial reduction algorithm that only performs lattice reduction for the last several, weak substreams, whose implementation is also facilitated by the dual-lattice view. By tuning the block size of the partial reduction (hence the complexity), it can achieve a variable diversity order, hence offering a graceful tradeoff between performance and complexity for SIC-based MIMO detection. Numerical results are presented to compare the computational costs and to verify the achieved diversity order
Efficient Radio Resource Allocation Schemes and Code Optimizations for High Speed Downlink Packet Access Transmission
An important enhancement on the Wideband Code Division Multiple Access
(WCDMA) air interface of the 3G mobile communications, High Speed Downlink
Packet Access (HSDPA) standard has been launched to realize higher spectral
utilization efficiency. It introduces the features of multicode CDMA transmission
and Adaptive Modulation and Coding (AMC) technique, which makes radio resource
allocation feasible and essential. This thesis studies channel-aware resource
allocation schemes, coupled with fast power adjustment and spreading code optimization
techniques, for the HSDPA standard operating over frequency selective
channel.
A two-group resource allocation scheme is developed in order to achieve a
promising balance between performance enhancement and time efficiency. It only
requires calculating two parameters to specify the allocations of discrete bit rates
and transmitted symbol energies in all channels. The thesis develops the calculation
methods of the two parameters for interference-free and interference-present
channels, respectively. For the interference-present channels, the performance of
two-group allocation can be further enhanced by applying a clustering-based channel
removal scheme.
In order to make the two-group approach more time-efficient, reduction in
matrix inversions in optimum energy calculation is then discussed. When the
Minimum Mean Square Error (MMSE) equalizer is applied, optimum energy allocation
can be calculated by iterating a set of eigenvalues and eigenvectors. By
using the MMSE Successive Interference Cancellation (SIC) receiver, the optimum
energies are calculated recursively combined with an optimum channel ordering
scheme for enhancement in both system performance and time efficiency.
This thesis then studies the signature optimization methods with multipath
channel and examines their system performances when combined with different
resource allocation methods. Two multipath-aware signature optimization methods
are developed by applying iterative optimization techniques, for the system
using MMSE equalizer and MMSE precoder respectively. A PAM system using
complex signature sequences is also examined for improving resource utilization
efficiency, where two receiving schemes are proposed to fully take advantage of
PAM features. In addition by applying a short chip sampling window, a Singular
Value Decomposition (SVD) based interference-free signature design method is
presented
Allocation designs for massive multiple access with interference cancellation
In the transition towards the next generation of wireless technology systems, the increasing number of devices curbs the potential of current wireless networks to cope with such increases in network density. Wireless communications via satellite constitute a cost effective option to achieve high transmission reliability in remote areas or to create resilient networks to be used in emergency situations. To counterbalance the growing network density, one of the main goals in the uplink is to increase the spectral efficiency of the network. By working on the application of non-orthogonal multiple access and the exploitation of the collision domain through interference cancellation, this dissertation tackles the problem of massive multiple access. A consensual scheme that meets the main goal and the aim of reducing the interaction between devices and the satellite in the control plane is Enhanced Spread Spectrum ALOHA, which combines spreading-based short-packet transmissions with successive interference cancellation (SIC) on the receiver's side. This combination opens up several design avenues in terms of energy and code allocation to users when a certain amount of channel state information is available to them. Motivated by this scheme, this thesis studies the best allocation strategies when the SIC receiver operates nonideally: firstly, it investigates a system model for a receiver that, inspired by the demodulator adopted in the Enhanced Spread Spectrum ALOHA system, deals with the problems of user ordering and iterative decoding with short packets; and secondly, it delves into the user-asymptotic regime and the application of the calculus of variations to derive the stationary point equations corresponding to the optimal allocation rules.The first part of this thesis investigates the impact of nonideal decoding and imperfect cancellation on the first iteration of a SIC receiver aided by redundancy-check error control. The system model characterises both non-idealities using known functions of the signal-to-interference-plus-noise ratio. The propagation of packet decoding success/failure events throughout the stages of the receiver is circumvented in the user-asymptotic regime, since the model takes a deterministic form. The asymptotically optimal energy and rate allocation is studied for a wide variety of cases. The second part of this thesis investigates an iterative SIC receiver and extends the allocation designs derived previously to iterations beyond the first. The derivation of a system model is challenging, since each iteration of the receiver operates with memory with respect to the previous ones, and due to the fact that the decoding operations for the same user in different iterations are statistically dependent. This thesis motivates and states a system model that solves said difficulties by adding minimal complexity to the one adopted previously. The user-asymptotic regime is investigated to reveal mathematical forms to the above model that allow for a thorough understanding of the adopted receiver. Finally, the chapter exploits the user-asymptotic model and conducts research to designing smooth allocation functions. The third part of this thesis studies the user-ordering problem for a SIC receiver to which the strengths received from all users are unknown. The thesis derives an accurate system model for a large-user SIC receiver, which proceeds to order users after estimating their symbol energies at the initial stage through preamble cross-correlations. Analytical findings are determined in the user-asymptotic regime. The asymptotically optimal energy allocation is shown to obey, in contrast to the practically exponential user-energy distributions obtained before, a piecewise constant function; fact that entails great computational advantages of its application.En la transició cap a la pròxima generació de sistemes tecnològics sense fils, el creixent nombre de dispositius frena el potencial de les xarxes sense fils actuals per fer front a tal augment en la densitat de xarxa. Les comunicacions sense fils via satèl·lit constitueixen una opció rentable per assolir una fiabilitat de transmissió alta en zones remotes o per crear xarxes que puguin ser utilitzades en situacions d'emergència. Per contrarestar la creixent densitat de xarxa, un dels objectius principals en l'enllaç ascendent és augmentar l'eficiència espectral d'aquesta. Aquesta tesi aborda el problema d'accés múltiple massiu combinant l'aplicació de tècniques d'accés múltiple no ortogonal amb esquemes de cancel·lació d’interferència. Un esquema consensuat que acompleix amb l’objectiu principal i amb la fita de reduir la interacció entre dispositius i satèl·lit en el pla de control és Enhanced Spread Spectrum ALOHA, que combina transmissions de paquets curts basades en l'eixamplament del senyal amb la cancel·lació successiva d'interferències (SIC) en recepció. Aquesta combinació obre diverses vies per l'assignació d'energia i codi als diferents usuaris quan aquests disposen d’informació sobre l'estat del canal. Motivat per l'esquema anterior, aquesta tesi estudia les millors estratègies d'assignació quan s'adopta un receptor SIC no ideal: en primer lloc, investiga un model de sistema per un receptor SIC que, inspirat en el desmodulador adoptat en el sistema Enhanced Spread Spectrum ALOHA, aborda els problemes d'ordenació d'usuaris i de descodificació iterativa amb paquets curts; i, en segon lloc, s’endinsa en el règim asimptòtic d'usuaris i en l'aplicació del càlcul de variacions per derivar les equacions de punt estacionari corresponents a les funcions d'assignació òptimes. La primera part d'aquesta tesi investiga l'impacte de la descodificació no ideal i de la cancel·lació imperfecta en la primera iteració d'un receptor SIC assistit per control d'errors. El model de sistema proposat caracteritza ambdues no idealitats fent ús de funcions conegudes de la relació senyal-a-soroll-més-interferència. La propagació dels esdeveniments d'èxit/fracàs en la descodificació de paquets al llarg de les etapes del receptor s'aborda en el règim asimptòtic d'usuaris, ja que el model pren forma determinista. Les funcions d'assignació s'estudien en el règim asimptòtic d'usuaris per varis casos. La segona part de la tesi investiga un receptor SIC iteratiu i estén les assignacions derivades en el capítol anterior per a iteracions del SIC més enllà de la primera. La derivació d'un model de sistema suposa un repte, ja que cada iteració del receptor opera amb memòria respecte a iteracions anteriors i degut a que les operacions de descodificació per a un mateix usuari en iteracions diferents són estadísticament dependents. Es proposa un model de sistema que resol tals dificultats afegint complexitat mínima al model adoptat anteriorment. S'investiga el règim asimptòtic d'usuaris amb l'objectiu d’evidenciar expressions matemàtiques del model que permetin la completa comprensió del receptor adoptat. Per últim, es dissenyen funcions d'assignació contínuament diferenciables fent ús del model asimptòtic anterior. La tercera i última part d'aquesta tesi estudia el problema d'ordenació d'usuaris aplicat a un receptor SIC que desconeix les potències rebudes de tots ells. Es deriva un model de sistema per un receptor que gestiona nombrosos usuaris i els ordena després d'estimar les energies de tots ells en l'etapa inicial mitjançant correlacions de preamble. Els resultats analítics s’obtenen en el règim asimptòtic d'usuaris. Es demostra que, contràriament a les distribucions pràcticament exponencials obtingudes anteriorment, l'assignació d'energia òptima derivada per a infinits usuaris presenta una estructura constant a trossos; fet que comporta grans avantatges computacionals en la seva aplicació.En la transición hacia la próxima generación de sistemas tecnológicos inalámbricos, el creciente número de dispositivos frena el potencial de las redes inalámbricas actuales para hacer frente a esos aumentos en la densidad de red. Impulsadas por las innovaciones en tecnología satelital, las comunicaciones inalámbricas vía satélite constituyen una opción rentable para lograr una alta fiabilidad de transmisión en zonas remotas o para crear redes reservadas para situaciones de emergencia. Para contrarrestar la creciente densidad de la red, uno de los objetivos principales en el enlace ascendente es aumentar la eficiencia espectral de la misma. En favor de este objetivo, se identifican tres técnicas no excluyentes:
(i) la aplicación de técnicas de acceso múltiple no ortogonal, para hacer frente a la limitada disponibilidad de recursos ortogonales requeridos en el acceso múltiple convencional, (ii) la explotación del dominio de colisión por el receptor, mediante la cancelación de interferencias, y (iii) la utilización de satélites multihaz, que, usando la tecnología multiantena, permiten una reutilización más eficiente del dominio espacial.
Esta tesis aborda el problema de acceso múltiple masivo trabajando en los dos primeros puntos. Un esquema consensuado que cumple con el objetivo principal y con el fin de reducir la interacción entre los dispositivos y el satélite en el plano de control es Enhanced Spread Spectrum ALOHA, que combina transmisiones de paquetes cortos basadas en el ensanchamiento de la señal con la cancelación sucesiva de interferencias (SIC) en recepción. Esta combinación abre diversas vías para la asignación de energía y código a los usuarios cuando estos disponen de cierta información sobre el estado del canal. Motivado por el esquema anterior, esta tesis reexamina resultados previos bajo análisis teóricos de capacidad y cancelación perfecta, y estudia las mejores estrategias de asignación cuando el receptor SIC opera de forma no ideal. Los análisis anteriores se amplían en dos frentes: en primer lugar, adoptando políticas de decodificación y cancelación adaptadas para paquetes cortos; y, en segundo lugar, explorando el desequilibrio de energía, tasa de transmisión y fiabilidad. Con respecto al primer punto, esta tesis investiga un modelo de sistema para un receptor SIC que, inspirado en el demodulador adoptado en el sistema Enhanced Spread Spectrum ALOHA, aborda los problemas de ordenación de usuarios y decodificación iterativa con paquetes cortos. En cuanto al segundo punto, esta tesis se adentra en el régimen asintótico de usuarios y en la aplicación del cálculo de variaciones para derivar las ecuaciones de punto estacionario correspondientes a las funciones de asignación óptimas. Una de las principales contribuciones de esta tesis es el descubrimiento de funciones discontinuas (continuamente diferenciables a trozos) como una clase de distribuciones de energía ordenada para maximizar la eficiencia espectral; un enfoque que ha demostrado ser abrumadoramente exitoso.
En concreto, el modelo derivado en la presente tesis incorpora, progresivamente y a lo largo de tres capítulos independientes, aspectos prácticos del cancelador de interferencias adoptado:
1. La primera parte de esta tesis investiga el impacto de la decodificación no ideal y de la cancelación imperfecta en la primera iteración de un receptor SIC asistido por control de errores. El modelo de sistema caracteriza ambas no idealidades utilizando funciones conocidas de la relación señal-a-ruido-más-interferencia (SINR) bajo la suposición de interferencia gaussiana: las funciones tasa de error de paquete (PER) y energía residual. La propagación de los eventos de éxito/fracaso en la decodificación de paquetes a lo largo de las etapas del receptor SIC se sortea en el régimen asintótico de usuarios, puesto que el modelo de sistema adopta expresiones deterministas. La asignación de energía y código se estudia en el régimen asintótico de usuarios para una amplia variedad de casos, incluyendo conjuntos formados por un número finito o infinito de esquemas de modulación y corrección de errores para paquetes de longitud finita e infinita.
2. La segunda parte de esta tesis investiga un receptor SIC iterativo y extiende las asignaciones derivadas anteriormente para iteraciones del SIC más allá de la primera. La derivación de un modelo para tal sistema supone un reto, ya que cada iteración del receptor opera con memoria respecto a las anteriores y porque las operaciones de decodificación para un mismo usuario en distintas iteraciones son estadísticamente dependientes.
Esta tesis propone justificadamente un modelo de sistema que resuelve dichas dificultades añadiendo complejidad mínima al adoptado con anterioridad. En concreto, el modelo usa funciones PER multivariable, cuyos argumentos corresponden a las SINRs que experimenta un usuario a lo largo de las iteraciones del receptor, y define biyecciones para relacionar los índices de los usuarios que permanecen decodificados sin éxito en cada iteración. Se investiga el régimen asintótico de usuarios para revelar expresiones matemáticas del modelo anterior que permitan un completo entendimiento del receptor adoptado. Por último, se investiga el diseño de funciones de asignación continuamente diferenciables con extremos libres haciendo uso del modelo asintótico anterior.
3. La tercera y última parte de esta tesis estudia el problema de ordenación de usuarios en un receptor SIC que desconoce las potencias recibidas de todos ellos. La tesis deriva un modelo de sistema para un receptor SIC que gestiona un gran número de usuarios y los ordena tras estimar sus energías en la etapa inicial mediante correlaciones de preámbulo. En el régimen asintótico de usuarios, se obtienen resultados analíticos en los que el rendimiento del sistema se rige por un kernel conocido. Se demuestra que, contrariamente a las distribuciones prácticamente exponenciales obtenidas anteriormente, la asignación óptima de energía derivada para un número infinito de usuarios obedece una función constante a trozos; hecho que conlleva grandes ventajas computacionales en su aplicación.Postprint (published version
On Sphere Detection for OFDM Based MIMO Systems
In this paper, a OFDM transceiver system including aDepth-first Stack based Sequential decoding solution that isbased on Schnorr-Eucner by Maximum likelihood method andthe SNR loss compensation method due to the insertion of cyclicprefix in the OFDM transceiver system to solve the inter symbolinterference and inter carrier interference has beenimplemented. The analysis and algorithms are general in nature
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