Novas técnicas de précodificação e equalização para sistemas multiportadoras

Tese [doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.Nesta tese, novas técnicas de equalização e précodificação para sistemas multiportadora foram propostas e analisadas. Primeiramente, foi analisado o desempenho de erro dos sistemas multiportadoras baseados em bancos de filtros (FBMC) précodificados. Foi descoberto que este desempenho é altamente sensível à completa equalização dos subcanais. Quando há interferência intersimbólica residual proveniente de equalização imperfeita do subcanal, há uma perda de diversidade; esta diversidade pode ser restaurada adotando um número de subcanais suficiente para que o subcanal sofra desvanecimento plano ou utilizando um equalizador de subcanal com comprimento suficiente para compensar a resposta em frequência deste. Após isto, uma aproximação para a distribuição para a relação sinal/ruído+interferência (SINR) de sistemas SC-FDE utilizando equalização linear MMSE foi proposta. Esta aproximação usa a distribuição lognormal com a menor distância de Kullback-Leibler para a verdadeira distribuição, e se mostrou precisa no desempenho de erro; ela serve como uma abstração do sistema. Com esta abstração, foi proposto um método preciso para obter o desempenho de erro codificado analítico desses sistemas. Finalmente, précodificadores Tomlinson-Harashima (THP) e equalizadores (lineares e de decisão realimentada) utilizando o processamento largamente linear para sistemas SC-FDE foram propostos. Estes précodificadores e equalizadores têm um desempenho de erro melhor quando comparados com suas versões estritamente lineares se sinais provenientes de uma constelação imprópria são transmitidos. Além disso, o desempenho de erro quando equalizadores com realimentação de decisão são utilizados é menos sensível ao comprimento do filtro realimentado. Quando précodificadores largamente lineares são utilizados, este desempenho torna-se menos sensível a erros de estimação do cana

Implementação em EPGA de técnicas de equalização adaptativa utilizando o algoritmo Cordic

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.Esta dissertação apresenta uma implementação em uma FPGA (Arranjo de Portas Programáveis em Campo - em inglês, Field Programmable Gate Array de um equalizador adaptativo que utiliza o algoritmo LMS trigonométrico. Este algoritmo utiliza variáveis trigonométricas, que são relacionadas monotonicamente aos coeficientes do equalizador. O algoritmo LMS trigonométrico é especialmente apropriado para uma realização utilizando processadores CORDIC (Computador Digital de Rotação de Coordenadas - em inglês, Coordinate Rotation Digital Computer, já que estes calculam simultaneamente as funções trigonométricas necessárias às operações de filtragem e adaptação dos coeficientes. A utilização deste algoritmo impõe a necessidade da definição de um hipercubo, no qual deve estar contido o ponto de mínimo da função objetivo (potência do erro entre o sinal desejado e a saída do equalizador). A literatura disponível não é clara quanto à definição deste hipercubo. Esta dissertação propõe a adoção do procedimento multisplit para facilitar a definição desse hipercubo. Simulações realizadas indicam que a utilização do procedimento multisplit permite que o algoritmo LMS trigonométrico alcance a convergência em uma variedade de canais sem a necessidade de uma busca exaustiva dos valores das coordenadas do hipercubo

Nouvelles Techniques de Précodage et d Égalisation pour les Systèmes Multiporteuses

Dans cette thèse, de nouvelles techniques d'égalisation et de précodage pour des systèmes multiporteuses ont été proposées et analysées. D'abord, la performance d'erreur des systèmes multiporteuses à base de bancs de filtres (FBMC) précodées a été analysée. Il a été découvert que cette performance est très sensible à l'égalisation complète des sous-canaux. Quand il y a de l'interference inter-symbole residuel qui vient de l'égalisation imparfaite du sous-canaux, il y a une perte de diversité; cette diversité peut être recuperée avec l'adoption d'un nombre de sous-canaux assez grand pour que chaque sous-canaux subisse de l'évanouissement plat ou avec l'utilisation d'un égaliseur de sous-canaux avec une longueur assez suffisante pour compenser cette réponse en fréquence. Après, une approximation pour la distribution du rapport signal/bruit-plus-interfèrence (SINR) des systèmes SC-FDE qui utilisent égalisation MMSE linéaire a été proposée. Cette approximation utilise la distribution lognormal avec la plus petit distance de Kullback-Leibler vers la vraie distribution, et il s'est révélé qu'elle est precise dans la performance d'erreur; elle sert aussi comme une abstraction de cette système. Avec cette abstraction, une méthode précise pour obtenir la performance d'erreur analytique codée de ces systèmes a été proposée. Finalement, des précodeurs Tomlinson-Harashima (THP) et égaliseurs (linéaires et à retour de décision) largement linéaires pour des systèmes SC-FDE ont été proposés. Ces précodeurs et égaliseurs ont une performance d'erreur mieux quand comparés avec ses versions strictement linéaires si des signaux de constellations impropres sont transmises. Aussi, la performance d'erreur quand des égaliseurs à retour de décision sont utilisés est moins sensible au longueur du filtre de retour. Quand des précodeurs largement linéaires sont utilisés, cette performance devient moins sensible à des erreurs d'estimation du canaux.In this thesis, new precoding and equalization techniques for multicarrier systems were proposed and analyzed.First, the error performance of precoded filterbank multicarrier (FBMC) systems was analyzed. It was found out that this performance is highly sensitive to complete subchannel equalization. When there is residual intersymbol interference (ISI) stemming from imperfect subchannel equalization there is a loss of diversity; this loss can be prevented with the adoption of a number of subchannels large enough so that each subchannel suffers flat fading or with the utilization of a subchannel equalizer with sufficient length to compensate the subchannel frequency response.After that, an approximation for the signal to interference-plus-noise ratio (SINR) distribution of SC-FDE systems using linear MMSE equalization was proposed. This approximation uses the lognormal distribution with the smallest Kullback-Leibler distance to the true distribution, and was shown to be precise in the error performance sense; it serves as a system abstraction. With this abstraction, a precise method to obtain the analytical coded error performance of these systems was proposed.Finally, widely linear Tomlinson-Harashima precoders and equalizers (linear and decision-feedback) for SC-FDE systems were proposed. These precoders and equalizers have better error performance when compared to their strictly linear versions if signals coming from an improper constellation are transmitted. Their error performance when decision-feedback equalizers are used is less sensitive to the length of the feedback filter. When widely linear precoders are used, this error performance becomes less sensitive to channel estimation errors.PARIS-CNAM (751032301) / SudocSudocFranceF

Nouvelles Techniques de Précodage et d’Égalisation pour les Systèmes Multiporteuses

In this thesis, new precoding and equalization techniques for multicarrier systems were proposed and analyzed.First, the error performance of precoded filterbank multicarrier (FBMC) systems was analyzed. It was found out that this performance is highly sensitive to complete subchannel equalization. When there is residual intersymbol interference (ISI) stemming from imperfect subchannel equalization there is a loss of diversity; this loss can be prevented with the adoption of a number of subchannels large enough so that each subchannel suffers flat fading or with the utilization of a subchannel equalizer with sufficient length to compensate the subchannel frequency response.After that, an approximation for the signal to interference-plus-noise ratio (SINR) distribution of SC-FDE systems using linear MMSE equalization was proposed. This approximation uses the lognormal distribution with the smallest Kullback-Leibler distance to the true distribution, and was shown to be precise in the error performance sense; it serves as a system abstraction. With this abstraction, a precise method to obtain the analytical coded error performance of these systems was proposed.Finally, widely linear Tomlinson-Harashima precoders and equalizers (linear and decision-feedback) for SC-FDE systems were proposed. These precoders and equalizers have better error performance when compared to their strictly linear versions if signals coming from an improper constellation are transmitted. Their error performance when decision-feedback equalizers are used is less sensitive to the length of the feedback filter. When widely linear precoders are used, this error performance becomes less sensitive to channel estimation errors.Dans cette thèse, de nouvelles techniques d'égalisation et de précodage pour des systèmes multiporteuses ont été proposées et analysées. D'abord, la performance d'erreur des systèmes multiporteuses à base de bancs de filtres (FBMC) précodées a été analysée. Il a été découvert que cette performance est très sensible à l'égalisation complète des sous-canaux. Quand il y a de l'interference inter-symbole residuel qui vient de l'égalisation imparfaite du sous-canaux, il y a une perte de diversité; cette diversité peut être recuperée avec l'adoption d'un nombre de sous-canaux assez grand pour que chaque sous-canaux subisse de l'évanouissement plat ou avec l'utilisation d'un égaliseur de sous-canaux avec une longueur assez suffisante pour compenser cette réponse en fréquence. Après, une approximation pour la distribution du rapport signal/bruit-plus-interfèrence (SINR) des systèmes SC-FDE qui utilisent égalisation MMSE linéaire a été proposée. Cette approximation utilise la distribution lognormal avec la plus petit distance de Kullback-Leibler vers la vraie distribution, et il s'est révélé qu'elle est precise dans la performance d'erreur; elle sert aussi comme une abstraction de cette système. Avec cette abstraction, une méthode précise pour obtenir la performance d'erreur analytique codée de ces systèmes a été proposée. Finalement, des précodeurs Tomlinson-Harashima (THP) et égaliseurs (linéaires et à retour de décision) largement linéaires pour des systèmes SC-FDE ont été proposés. Ces précodeurs et égaliseurs ont une performance d'erreur mieux quand comparés avec ses versions strictement linéaires si des signaux de constellations impropres sont transmises. Aussi, la performance d'erreur quand des égaliseurs à retour de décision sont utilisés est moins sensible au longueur du filtre de retour. Quand des précodeurs largement linéaires sont utilisés, cette performance devient moins sensible à des erreurs d'estimation du canaux

Nouvelles Techniques de Précodage et d’Égalisation pour les Systèmes Multiporteuses

In this thesis, new precoding and equalization techniques for multicarrier systems were proposed and analyzed.First, the error performance of precoded filterbank multicarrier (FBMC) systems was analyzed. It was found out that this performance is highly sensitive to complete subchannel equalization. When there is residual intersymbol interference (ISI) stemming from imperfect subchannel equalization there is a loss of diversity; this loss can be prevented with the adoption of a number of subchannels large enough so that each subchannel suffers flat fading or with the utilization of a subchannel equalizer with sufficient length to compensate the subchannel frequency response.After that, an approximation for the signal to interference-plus-noise ratio (SINR) distribution of SC-FDE systems using linear MMSE equalization was proposed. This approximation uses the lognormal distribution with the smallest Kullback-Leibler distance to the true distribution, and was shown to be precise in the error performance sense; it serves as a system abstraction. With this abstraction, a precise method to obtain the analytical coded error performance of these systems was proposed.Finally, widely linear Tomlinson-Harashima precoders and equalizers (linear and decision-feedback) for SC-FDE systems were proposed. These precoders and equalizers have better error performance when compared to their strictly linear versions if signals coming from an improper constellation are transmitted. Their error performance when decision-feedback equalizers are used is less sensitive to the length of the feedback filter. When widely linear precoders are used, this error performance becomes less sensitive to channel estimation errors.Dans cette thèse, de nouvelles techniques d'égalisation et de précodage pour des systèmes multiporteuses ont été proposées et analysées. D'abord, la performance d'erreur des systèmes multiporteuses à base de bancs de filtres (FBMC) précodées a été analysée. Il a été découvert que cette performance est très sensible à l'égalisation complète des sous-canaux. Quand il y a de l'interference inter-symbole residuel qui vient de l'égalisation imparfaite du sous-canaux, il y a une perte de diversité; cette diversité peut être recuperée avec l'adoption d'un nombre de sous-canaux assez grand pour que chaque sous-canaux subisse de l'évanouissement plat ou avec l'utilisation d'un égaliseur de sous-canaux avec une longueur assez suffisante pour compenser cette réponse en fréquence. Après, une approximation pour la distribution du rapport signal/bruit-plus-interfèrence (SINR) des systèmes SC-FDE qui utilisent égalisation MMSE linéaire a été proposée. Cette approximation utilise la distribution lognormal avec la plus petit distance de Kullback-Leibler vers la vraie distribution, et il s'est révélé qu'elle est precise dans la performance d'erreur; elle sert aussi comme une abstraction de cette système. Avec cette abstraction, une méthode précise pour obtenir la performance d'erreur analytique codée de ces systèmes a été proposée. Finalement, des précodeurs Tomlinson-Harashima (THP) et égaliseurs (linéaires et à retour de décision) largement linéaires pour des systèmes SC-FDE ont été proposés. Ces précodeurs et égaliseurs ont une performance d'erreur mieux quand comparés avec ses versions strictement linéaires si des signaux de constellations impropres sont transmises. Aussi, la performance d'erreur quand des égaliseurs à retour de décision sont utilisés est moins sensible au longueur du filtre de retour. Quand des précodeurs largement linéaires sont utilisés, cette performance devient moins sensible à des erreurs d'estimation du canaux

Widely linear iterative equalizers for SC-FDE systems

Widely linear iterative equalizers for SC-FDE system

On the Use of Precoding in FBMC/OQAM Systems

Abstract?Linear precoding can be applied to multicarriersystems to minimize the effect that a deep fade in one ofthe subchannels can have on the overall bit error ratio whenthe transmitter does not have channel state information (CSI).But for filterbank multicarrier (FBMC) systems, which wereproposed to overcome the poor spectral characteristics andbandwidth/energy waste caused by the use of the cyclic prefix,there are very few proposals of precoded systems in the literature.This paper proposes a precoded SISO filterbank multicarriersystem with zero-forcing (ZF) and minimum mean square error(MMSE) equalization. Results show that in a well-equalizedsystem, the Monte Carlo simulation results match the onesprovided by the BER approximation presented in this paper.However, in systems with residual interference, the Monte Carloresults drift from the approximation at high SNR values, withthe error performance from precoded FBMC systems being moreaffected by the unequalized interference

On the Distribution of the SINR in Precoded Multicarrier Systems Using Linear MMSE Equalization

In this paper, we propose, as an approximationfor the SINR of a precoded multicarrier system employinglinear MMSE equalization, the use of the lognormal distributionwith the smallest Kullback-Leibler distance to the observedSINR distribution. With this approximation, an expression forthe coded pairwise error probability of this system is given.Simulation results show that the lognormal distribution matchesaccurately the SINR distribution. The Bit Error Rate (BER)performances with analytical computations using the lognormalapproximation are very close to Monte Carlo simulations foruncoded and coded systems

Iterative interference cancellation for the DFT Precoded Filter Bank System

International audienceMethods to remove the intrinsic interference in filter bank multicarrier system (FBMC) have been recently proposed in the literature. Precoding/decoding techniques like fast Fourier transform FBMC, block filtered OFDM and pruned DFT spread FBMC are some examples. In this paper, we propose an alternative technique called D FT Precoded Filter Bank associated to a novel iterative interference cancelation (IIC) receiver. The main idea is to use a prototype filter with a high overlapping factor to maintain good spectral confinement. On the other hand, this leads to an increase of the intrinsic interference in this alternative technique. The use of IIC together with this new transmission technique assures bit error rate (BER) performance as good as the one obtained when using prototype filters with a lower overlapping factor. Furthermore, simulations results also reveal robust performance in high mobility scenarios

Performance of Linear and Widely Linear Equalizers for FBMC/OQAM modulation

International audienc