Stacked Modulation Formats Enabling Highest-Sensitivity Optical Free-Space Communications

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit hochempfindlichen optischen Kommunikationssystemen, wie sie z.B. bei Intersatellitenlinks verwendet werden. Theoretische Überlegungen zur Steigerung der Empfängerempfindlichkeit werden mit Simulations- und Messergebnissen ergänzt und verifiziert. Auf Grund der steigenden Nachfrage nach optischen Links zwischen Satelliten stellt sich die Frage, was sind geeignete Eckparameter, um ein solches System zu beschreiben. Die gigantischen Datenmengen, die von diversen Messgeräten, wie z.B. hochauflösende Kameras auf einem Satelliten generiert werden, bringen die Kapazitäten klassischer HF-Datenlinks an ihre Grenzen. Hier können optische Kommunikationssysteme auf Grund ihrer hohen Trägerfrequenz im Infrarotbereich sehr hohe Datenraten im Terabit/s Bereich ermöglichen. Systeme mit Radiowellen im GHz Bereich als Trägerfrequenz sind hier deutlich limitierter. [7] Linkdistanz, verfügbare Leistung, Pointinggenauigkeit und verfügbare Antennengröße sind einige Parameter, die einen wichtigen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Systems haben. Je größer die Distanz und desto kleiner die verfügbare Antennengröße sowohl am Sender als auch am Empfänger sind, desto weniger Signalleistung wird den Detektor erreichen. Nimmt man dann noch ungenaues Pointing hinzu, d.h. Sender und Empfänger sind nicht exakt aufeinander ausgerichtet, treten zusätzliche Verluste auf. [7] Ziel dieser Arbeit ist es, ein vereinfachtes System zu implementieren und zu testen, das mit möglichst wenigen Photonen pro Bit bei einer gegebenen Bitfehlerwahrscheinlichkeit bei einer möglichst hohen Datenrate arbeiten kann. Hierfür werden alle Freiheitsgrade einer optischen Welle zur Modulation verwendet, um mit sog. „Stapeln“ von Modulationsformaten eine Empfindlichkeitssteigerung zu erreichen. Die Amplitude des Signals wird durch Pulspositionsmodulation (PPM) moduliert, wobei das zeitlich variable Vorhandensein eines Pulses innerhalb des Symbols die Information enthält. Dieses Modulationsformat weist bis dato die höchste Empfindlichkeit in Literatur und Experimenten auf [4]. Je mehr Möglichkeiten es gibt, einen Puls in einem Symbol zu platzieren, desto höher ist die zu erwartende Empfindlichkeit des Systems. Mit anderen Worten: Steigert man die zeitliche Dauer eines PPM-Symbols, so wächst ebenfalls die Empfängerempfindlichkeit. Da bei diesem Ansatz die Datenrate sinkt, wird in dieser Arbeit eine andere Methode vorgestellt, die Empfindlichkeit eines Übertragungssystems zu steigern, ohne die Symbollänge unnötig in die Länge zu ziehen. Diese Arbeit befasst sich mit dem Stapeln (sog. „Stacking“) von Modulationsformaten, in dem neben der Amplitudenmodulation weitere Freiheitsgrade, wie die Frequenz, Phase und Polarisation geschickt genutzt werden. Bei der Frequenzumtastung (FSK) wird die optische Frequenz je nach Symbol um ein gewisses Maß verschoben. Bei der polarisations-geschalteten Quadratur-Phasenumtastung (PS-QPSK) werden sowohl die Phase, als auch die Polarisation der optischen Welle moduliert [12]. Als Endergebnis erhält man PPM-FSK-PS-QPSK als Modulationsformat mit hoher Empfindlichkeit. Gegenüber dem reinen PPM wird eine theoretische Empfindlichkeitssteigerung von mehr als 1 dB erreicht. Sowohl Simulations- als auch Messergebnisse bestätigen den Empfindlichkeitsgewinn

Performance of turbo multi-user detectors in space-time coded DS-CDMA systems

Includes bibliographical references (leaves 118-123).In this thesis we address the problem of improving the uplink capacity and the performance of a DS-CDMA system by combining MUD and turbo decoding. These two are combined following the turbo principle. Depending on the concatenation scheme used, we divide these receivers into the Partitioned Approach (PA) and the Iterative Approach (IA) receivers. To enable the iterative exchange of information, these receivers employ a Parallel Interference Cancellation (PIC) detector as the first receiver stage

Advanced adaptive compensation system for free-space optical communications

Massive amounts of information are created daily in commercial fields like earth observation, that must be downloaded to earth ground stations in the short time of a satellite pass. Today, much of the collected information must be dropped due to lack of bandwidth, and laser downlinks can offer tenths of gigabits throughput solving this bottleneck limitation. In a down-link scenario, the performance of laser satellite communications is limited due to atmospheric turbulence, which causes fluctuations in the intensity and the phase of the received signal leading to an increase in bit error probability. In principle, a single-aperture phase-compensated receiver, based on adaptive optics, can overcome atmospheric limitations by adaptive tracking and correction of atmospherically induced aberrations. However, under strong-turbulence situations, the effectiveness of traditional adaptive optics systems is severely compromised. In such scenarios, sensor-less techniques offer robustness, hardware simplicity, and easiness of implementation and integration at a reduced cost, but the state-of-the-art approaches still require too many iterations to perform the correction, exceeding the temporal coherence of the field and thus falling behind the field evolution. This thesis proposes a new iterative AO technique for strong turbulence compensation that reduces the correction time, bridging the limitation of similar systems in lasercom applications. It is based on the standard sensor-less system design, but it additionally uses a short-exposure focal intensity image to accelerate the correction. The technique combines basic principles of Fourier optics, image processing, and quadratic signal optimization to correct the wave-front. This novel approach directly updates the phases of the most intense focal-plane speckles, maximizing the power coupled into a single-mode fiber convexly. Numerical analyses show that this method has a robust and excellent performance under very strong turbulence. Laboratory results confirm that a focal speckle pattern can be used to accelerate the iterative compensation. This technique delivers nearly twofold bandwidth reduction compared with standard methods, and sufficient signal gain and stability to allow high throughput data transmission with nearly error-free performance in emulated satellite downlink scenarios. A property highlight is the in-advance knowledge of the required number of iterations, allowing on-demand management of the loop bandwidth in different turbulent regimes. Besides remaining conceptually and technically simple, it opens a new insight to iterative solutions that may lead to the development of new methods. With further refinement, this technique can surely contribute to making possible the use of iterative solutions in laser communicationsSatélites de observación de la tierra diariamente generan gigantescas cantidades de datos que deben ser enviados a estaciones terrenas. La mayoría de la información recolectada debe desecharse debido al reducido tiempo visible de un satélite en movimiento y el limitado ancho de banda de transmisión. Enlaces ópticos pueden solucionar esta limitación ofreciendo multi-gigabit de ancho de banda. Sin embargo, el desempeño de un downlink laser está limitado por la turbulencia atmosférica, la cual induce variaciones en la intensidad y la fase de la señal recibida incrementando la probabilidad de error en los datos recibidos. En principio, un receptor basado en una apertura simple utilizando óptica adaptativa puede corregir las aberraciones de fase inducidas por la atmósfera, mejorando el canal de transmisión. Sin embargo, la eficiencia de los sistemas de óptica adaptativa tradicionales se ve seriamente reducida en situaciones de turbulencia fuerte. En tales escenarios, técnicas iterativas ofrecen mayor robustez, simplicidad de diseño e implementación, así como también facilidad de integración a un costo reducido. Desafortunadamente, dicha tecnología aún requiere demasiadas iteraciones para corregir la fase distorsionada, excediendo el tiempo de coherencia del frente de onda. Esta tesis propone una nueva técnica iterativa de óptica adaptativa capaz de reducir el tiempo de convergencia en escenarios de turbulencia fuerte. La técnica utiliza el diseño tradicional de los sistemas de corrección iterativos, agregando el uso de una imagen focal de intensidad para acelerar el proceso de corrección del campo distorsionado. En dicha técnica se combinan principios básicos de óptica de Fourier, procesamiento de imagen, y optimización cuadrática de la señal para corregir el frente de onda. De esta forma, la fase de los puntos focales de mayor intensidad (speckles) puede modificarse directamente y con ello maximizar de forma convexa la potencia acoplada en fibra. Los análisis numéricos demuestran robustez y un excelente desempeño en escenarios de turbulencia fuerte. Los resultados de laboratorio confirman que el moteado de intensidad puede utilizarse para acelerar la corrección iterativa. Esta técnica utiliza la mitad del ancho de banda requerido con la técnica tradicional, al mismo tiempo que ofrece suficiente ganancia y estabilidad de la señal para lograr enlaces ópticos con muy baja probabilidad de error. Al mismo tiempo, la técnica propuesta permite conocer con anticipación el número total de iteraciones y posibilita la administración bajo demanda del ancho de banda requerido en diferentes escenarios de turbulencia. Esta tesis ofrece una mirada diferente a los métodos iterativos, posibilitando el desarrollo de nuevos conceptos y contribuyendo al uso de soluciones iterativas en comunicaciones laser por espacio libre.Postprint (published version

Multiuser non coherent massive MIMO schemes based on DPSK for future communication systems

The explosive usage of rich multimedia content in wireless devices has overloaded the communication networks. Moreover, the fifth generation (5G) of wireless communications involves new requirements in the radio access network (RAN) which require higher network capacities and new capabilities such as ultra-reliable and low-latency communication (URLLC), vehicular communications or augmented reality. All this has encouraged a remarkable spectrum crisis in the RF bands. A need for searching alternative techniques with more spectral efficiency to accommodate the needs of future emerging wireless communications is emerging. In this context, massive MIMO (m-MIMO) systems have been proposed as a promising solution for providing a substantial increase in the network capacity, becoming one of the key enabling technologies for 5G and beyond. m-MIMO provides high spectral- and energy-efficiency thanks to the deployment of a large number of antennas at the BS. However, we have to take into account that the current communication technologies are based on coherent transmission techniques so far, which require the transmission of a huge amount of signaling. This drawback is escalating with the excessive available number of antennas in m-MIMO. Therefore, the differential encoding and non coherent (NC) detection are an alternative solution to circumvent the drawbacks of m-MIMO in coherent systems. This Ph.D. Thesis is focused on signal processing techniques for NC detection in conjunction with m-MIMO, proposing new constellation designs and NC detection algorithms, where the information is transmitted in the signal differential phase. First, we design new constellation schemes for an uplink multiuser NC m-MIMO system in Rayleigh fading channels. These designs allow us to separate the users' signals at the receiver thanks to a one-to-one correspondence between the constellation for each user and the received joint constellation. Two approaches are considered in terms of BER: each user achieves a different performance and, on the other hand, the same performance is provided for all users. We analyze the number of antennas needed for those designs and compare to the required number by other designs in the literature. It is shown that our designs based on DPSK require a lower number of antennas than that required by their counterpart schemes based on energy. In addition, we compare the performance to their coherent counterpart systems, resulting NC-m-MIMO based on DPSK capable of outperforming the coherent systems with the suitable designs. Second, in order to reduce the number of antennas required for a target performance we propose a multi-user bit interleaved coded modulation - iterative decoding (BICM-ID) scheme as channel coding for a NC-m-MIMO system based on DPSK. We propose a novel NC approach for calculating EXIT curves based on the number of antennas. Then using the EXIT chart we find the best channel coding scheme for our NC-m-MIMO proposal. We show that the number of users served by the BS can be increased with a 70% reduction in the number of antennas with respect to the case without channel coding. In particular, we show that with 100 antennas for error protection equal design for all users and a coding rate of 1/2 we achieve the minimum probability of error. Third, we consider that current scenarios such as backhaul wireless systems, rural or suburban environments, and even new device-to-device (D2D) communications or the communications in higher frequencies (millimeter and the emerging ones in terahertz frequencies) can have a predominant line-of-sight (LOS) component, modeled by Rician fading. For all these new possible scenarios in 5G, we analyze the behavior of the NC m-MIMO systems when we have a Rician fading. We present a new constellation design to overcome the problem of the LOS channel component, as well as an associated detection algorithm to separate each user in reception taking into account the characterization of the constellation. In addition, for contemplating a more realistic scenario, we propose grouping users which experience a Rayleigh fading with those with Rician fading, analyzing the SINR and the performance of such combination in a multi-user NC m-MIMO system based on M-DPSK. The adequate user grouping allows unifying the constellation for both groups of users and the detection algorithm, reducing the complexity of the receiver. Also, the number of users that may be multiplexed may be further increased thanks to the improved performance. In the fourth part of this Thesis, we analyse the performance of multi-user NC m- MIMO based on DPSK in real environments and practical channels defined for the current standards such as LTE, the future technologies such as 5G and even for communications in the terahertz band. For this purpose, we use a metric to model the time-varying characteristics of the practical channels. We employ again the EXIT charts tool for analyzing and designing iteratively decoded systems. This analysis allows us to obtain an estimate of the degradation of the system's performance imposed by realistic channels. Hence, we show that our proposed system is robust to temporal variations, thus it is more recommendable the employment of NC-m-MIMO-DPSK in the future communication standards such as 5G. In order to reduce he number of hardware resources required in terms of RF chains, facilitating its implementation in a real system, we propose incorporating differential spatial modulation (DSM). We present and analyze a novel multiuser scheme for NC-m-MIMO combined with DSM with which we can see that the number of antennas is not a affected by the incorporation of DSM, even we have an improvement on the performance with respect to the coherent case. Finally, we study the viability of multiplexing users by constellation schemes against classical multiplexing techniques such as time division multiple access (TDMA). In order to fully characterize the system performance we analyze the block error rate (BLER) and the throughput of a NC-m-MIMO system. The results show a significant advantage regarding the number of antennas for multiplexing in the constellation against TDMA. However, in some cases, the demodulation of multiple users in constellation could require an excessively large number of antennas compared to TDMA. Therefore, it is necessary to properly manage the tradeoff between throughout and the number of antennas, to reach an optimal operational point, as shown in this Thesis.El inmenso uso de contenido multimedia en los dispositivos inalámbricos ha sobrecargado las redes de comunicaciones. Además, la quinta generación (5G) de sistemas de comunicaciones demanda nuevos requisitos para la red de acceso radio, la cual requiere ofrecer capacidades de red mayores y nuevas funcionalidades como comunicaciones ultra fiables y con muy poca letancia (URLLC), comunicaciones vehiculares o aplicaciones como la realidad aumentada. Todo esto ha propiciado una crisis notable en el espectro electromagnético, lo que ha llevado a una necesidad por buscar técnicas alternativas con más eficiencia espectral para acomodar todos los requisitos de las tecnologías de comunicaciones emergentes y futuras. En este contexto, los sistemas multi antena masivos, conocidos como massive MIMO, m-MIMO, han sido propuestos como una solución prometedora que proporciona un incremento substancial de la capacidad de red, convirtiéndose en una de las tecnologías claves para el 5G. Los sistemas m-MIMO elevan enormemente el número de antenas en la estación base, lo que les permite ofrecer alta eficiencia espectral y energética. No obstante, tenemos que tener en cuenta que las actuales tecnologías de comunicaciones emplean técnicas coherentes, las cuales requieren de información del estado del canal y por ello la transmisión de una enorme cantidad de información de señalización. Este inconveniente se ve agravado en el caso del m-MIMO debido al enorme número de antenas. Por ello, la codificación diferencial y la detección no coherente (NC) son una solución alternativa para solventar el problema de m-MIMO en los sistemas coherentes. Esta Tesis se centra en las técnicas de procesado de señal para detección NC junto con m-MIMO, proponiendo nuevos esquemas de constelación y algoritmos de detección NC, donde la información sea transmitida en la diferencia de fase de la señal. Primero, diseñamos nuevas constelaciones para un sistema multi usuario NC en m- MIMO en enlace ascendente (uplink) en canales con desvanecimiento tipo Rayleigh. Estos diseños nos permiten separar las señales de los usuarios en el receptor gracias a la correspondencia unívoca entre la constelación de cada usuario individual y la constelación conjunta recibida en la estación base. Hemos considerado dos enfoques para el diseño en términos de probabilidad de error: cada usuario consigue un rendimiento distinto, mientras que por otro lado, todos los usuarios son capaces de recibir las mismas prestaciones de probabilidad de error. Analizamos el número de antenas necesario para estos diseños y comparamos con el número requerido por otros diseños propuestos en la literatura. Nuestro diseño basado en DPSK requiere un número menor de antenas comparado con los sistemas basados en detección de energía. También comparamos con su homólogo coherente, resultando que NC-m-MIMO basado en DPSK es capaz de superar a los sistemas coherentes con los diseños adecuados. En segundo lugar, para reducir el número de antenas requerido para un rendimiento dado, proponemos incluir un esquema de codificación de canal. Hemos optado por un esquema de modulación codificado por bit entrelazado y decodificación iterativa (BICMID). Hemos empleado la herramienta EXIT chart para el diseño de la codificación de canal, proponiendo un nuevo enfoque para calcular las curvas EXIT de forma NC y basadas en el número de antenas. Los resultados muestran que el número de usuarios servidos por la estación base puede ser incrementado reduciendo un 70% el número de antenas con respecto al caso sin codificación de canal. En particular, para un array de 100 antenas y un diseño que ofrezca iguales prestaciones a todos los usuarios, con un código de tasa 1=2, podemos conseguir la mínima probabilidad de error. En tercer lugar, consideramos escenarios donde el canal tenga una componente predominante de visión directa (LOS) con la estación base modelada mediante un desvanecimiento tipo Rician. Por ejemplo, sistemas inalámbricos de backhaul, entornos rurales o sub urbanos, comunicaciones entre dispositivos (D2D), también cuando nos movemos hacia frecuencias superiores como son en la banda de milimétricas o más recientemente, la banda de terahercios para buscar mayores anchos de banda. Todos estos escenarios están contemplados en el futuro 5G. Los diseños presentados para canales Rayleigh ya no son válidos debido a la componente LOS del canal, por ello presentamos un nuevo diseño de constelación que resuelve el problema de la componente LOS, así como una guía para diseñar nuevas constelaciones. También proponemos un algoritmo asociado al diseñno de la constelación para poder separar a los usuarios en recepción. Además, para contemplar un escenario más realista donde podamos encontrar tanto desvanecimiento Rayleigh como Rice, proponemos agrupar usuarios de ambos grupos, analizando su rendimiento y relación señal a interferencia en la combinación. El adecuado agrupamiento permite unificar el diseño de la constelación para ambos desvanecimientos y por tanto reducir la complejidad en el receptor. También, el número de usuarios multiplicados en la constelación podría ser incrementado, gracias a la mejora en el rendimiento. El cuarto módulo de esta tesis es dedicado a analizar el rendimiento de los diseños propuestos en presencia de canales reales, donde disponemos de variabilidad temporal y en frecuencia. Proponemos usar una métrica que modela las características de la variabilidad temporal y, usando de nuevo la herramienta EXIT, analizamos los sistemas decodificados iterativamente considerando ahora los parámetros prácticos del canal. Este análisis nos permite obtener una estimación de la degradación que sufre el rendimiento del sistema impuesto por canales reales. Los resultados muestran que los sistemas NC-m-MIMO basados en DPSK son muy robustos a la variabilidad temporal por lo que son recomendables para los nuevos escenarios propuestos por el 5G, donde el canal cambia rápidamente. Otra consideración para introducir los sistemas NC con m-MIMO es la problemática de necesitar muchas cadenas de radio frecuencia que llevarían a tamaños de dispositivos enormes. Para reducir este número se propone la modulación espacial. En esta Tesis, estudiamos su uso con los sistemas NC, proponiendo una solución de modulación espacial diferencial para esquemas con múltiples usuarios combinado con NC-m-MIMO. Finalmente, estudiamos la viabilidad de multiplexar usuarios en la constelación frente a usar técnicas clásicas de multiplexación como TDMA. Para caracterizar completamente el rendimiento del sistema, analizamos la tasa de error de bloque (BLER) y el throughput de un sistema NC-m-MIMO. Los resultados muestran una ventaja significativa en cuanto al número de antennas para multiplexar usuarios en la constelación frente al requerido por TDMA. No obstante, en algunos casos, la demodulación de múltiples usuarios en la constelación podría requerir un número de antennas excesivamente grande comparado con la multiplexación en el tiempo. Por ello, es necesario gestionar adecuadamente un balance entre el throughput y el número de antenas para alcanzar un punto operacional óptimo, como se muestra en esta Tesis.Programa Oficial de Doctorado en Multimedia y Comunicaciones por la Universidad Carlos III de Madrid y la Universidad Rey Juan CarlosPresidente: Ana Isabel Pérez Neira.- Secretario: Máximo Morales Céspedes.- Vocal: María del Carmen Aguayo Torre

The SoftPHY Abstraction: from Packets to Symbols in Wireless Network Design

At ever-increasing rates, we are using wireless systems to communicatewith others and retrieve content of interest to us. Current wirelesstechnologies such as WiFi or Zigbee use forward error correction todrive bit error rates down when there are few interferingtransmissions. However, as more of us use wireless networks toretrieve increasingly rich content, interference increases inunpredictable ways. This results in errored bits, degradedthroughput, and eventually, an unusable network. We observe that thisis the result of higher layers working at the packet granularity,whereas they would benefit from a shift in perspective from wholepackets to individual symbols.From real-world experiments on a 31-node testbed of Zigbee andsoftware-defined radios, we find that often, not all of the bitsin corrupted packets share fate. Thus, today's wireless protocolsretransmit packets where only a small number of the constituent bitsin a packet are in error, wasting network resources. In thisdissertation, we will describe a physical layer that passesinformation about its confidence in each decoded symbol up to higherlayers. These SoftPHY hints have many applications, one ofwhich, more efficient link-layer retransmissions, we will describe indetail. PP-ARQ is a link-layer reliable retransmission protocolthat allows a receiver to compactly encode a request forretransmission of only the bits in a packet that are likely in error.Our experimental results show that PP-ARQ increases aggregate networkthroughput by a factor of approximately 2x under variousconditions. Finally, we will place our contributions in the contextof related work and discuss other uses of SoftPHY throughout thewireless networking stack

CELLULAR-ENABLED MACHINE TYPE COMMUNICATIONS: RECENT TECHNOLOGIES AND COGNITIVE RADIO APPROACHES

The scarcity of bandwidth has always been the main obstacle for providing reliable high data-rate wireless links, which are in great demand to accommodate nowadays and immediate future wireless applications. In addition, recent reports have showed inefficient usage and under-utilization of the available bandwidth. Cognitive radio (CR) has recently emerged as a promising solution to enhance the spectrum utilization, where it offers the ability for unlicensed users to access the licensed spectrum opportunistically. By allowing opportunistic spectrum access which is the main concept for the interweave network model, the overall spectrum utilization can be improved. This requires cognitive radio networks (CRNs) to consider the spectrum sensing and monitoring as an essential enabling process for the interweave network model. Machine-to-machine (M2M) communication, which is the basic enabler for the Internet-of-Things (IoT), has emerged to be a key element in future networks. Machines are expected to communicate with each other exchanging information and data without human intervention. The ultimate objective of M2M communications is to construct comprehensive connections among all machines distributed over an extensive coverage area. Due to the radical change in the number of users, the network has to carefully utilize the available resources in order to maintain reasonable quality-of-service (QoS). Generally, one of the most important resources in wireless communications is the frequency spectrum. To utilize the frequency spectrum in IoT environment, it can be argued that cognitive radio concept is a possible solution from the cost and performance perspectives. Thus, supporting numerous number of machines is possible by employing dual-mode base stations which can apply cognitive radio concept in addition to the legacy licensed frequency assignment. In this thesis, a detailed review of the state of the art related to the application of spectrum sensing in CR communications is considered. We present the latest advances related to the implementation of the legacy spectrum sensing approaches. We also address the implementation challenges for cognitive radios in the direction of spectrum sensing and monitoring. We propose a novel algorithm to solve the reduced throughput issue due to the scheduled spectrum sensing and monitoring. Further, two new architectures are considered to significantly reduce the power consumption required by the CR to enable wideband sensing. Both systems rely on the 1-bit quantization at the receiver side. The system performance is analytically investigated and simulated. Also, complexity and power consumption are investigated and studied. Furthermore, we address the challenges that are expected from the next generation M2M network as an integral part of the future IoT. This mainly includes the design of low-power low-cost machine with reduced bandwidth. The trade-off between cost, feasibility, and performance are also discussed. Because of the relaxation of the frequency and spatial diversities, in addition, to enabling the extended coverage mode, initial synchronization and cell search have new challenges for cellular-enabled M2M systems. We study conventional solutions with their pros and cons including timing acquisition, cell detection, and frequency offset estimation algorithms. We provide a technique to enhance the performance in the presence of the harsh detection environment for LTE-based machines. Furthermore, we present a frequency tracking algorithm for cellular M2M systems that utilizes the new repetitive feature of the broadcast channel symbols in next generation Long Term Evolution (LTE) systems. In the direction of narrowband IoT support, we propose a cell search and initial synchronization algorithm that utilizes the new set of narrowband synchronization signals. The proposed algorithms have been simulated at very low signal to noise ratios and in different fading environments

Television broadcast from space systems: Technology, costs

Broadcast satellite systems are described. The technologies which are unique to both high power broadcast satellites and small TV receive-only earth terminals are also described. A cost assessment of both space and earth segments is included and appendices present both a computer model for satellite cost and the pertinent reported experience with the Japanese BSE