Cell-Free Multi-User Massive MIMO Under Channel Non-Reciprocity

In Cell-Free (CF) Massive multiple-input multiple-output (MIMO), a large number of access points (AP) are geographically distributed over the coverage area, and jointly serve a smaller number of users on the same time/frequency resources. In this thesis, we study the impact of non-reciprocal channels (NRC) and imperfect channel state information (CSI) on Cell-Free massive MIMO systems performance. As non-reciprocity sources, we consider transceiver frequency response mismatches and mutual-coupling mismatches in uplink and downlink analogue processing chains. We study both single-antenna and multi-antenna AP configurations, and in this last case, we also include non-reciprocal mutual coupling in addition to transceiver frequency responses. We present a novel non-reciprocal channel model based on experimental results from massive MIMO reciprocity calibration tests. Previous models consider that channel non-reciprocity characteristics are fast-varying like random variables; conversely, we consider a model where non-reciprocity values change substantially slower in time, as demonstrated in experimental results. Besides, we derive closed-form analytical expressions of capacity lower bounds for zero-forcing and conjugate beamforming schemes. The conclusion is that non-reciprocal channels can be a limiting factor for Cell-Free systems performance; nevertheless, only AP mismatches impact on performance while UE mismatches do not affect performance. Furthermore, only phase non-reciprocity degrades MRT performance, whereas both phase and amplitude non-reciprocity degrade ZF performance. Therefore, calibration requirements may dispense with amplitude compensation when APs use MRT scheme, and prioritise phase over amplitude compensation when APs use ZF scheme. Mutual coupling considerately affects both MRT and ZF precoders, but ZF to a greater extent. Hence, calibration procedures should always try to compensate for mutual coupling non-reciprocity

Diseño CMOS de celdas RFIC para aplicaciones de radio sobre fibra RoF

Este trabajo de fin de grado ha consistido principalmente en el diseño y caracterización de mezcladores pasivos en una tecnología CMOS para aplicaciones de radio sobre fibra (RoF) en redes de área doméstica (HAN). El proyecto ha constado de distintas fases. La primera de ellas ha sido el estudio teórico y revisión bibliográfica de los mezcladores pasivos y filtros polifase como elementos principales en transceptores integrados de radio frecuencia (RF), para ello ha sido necesario comprender el procesado de la señal en toda la cadena del front-end. Una vez elegidas las topologías de los mezcladores, se ha realizado un análisis exhaustivo del comportamiento en cuanto a sus parámetros más importantes, con las limitaciones propias de la tecnología de fabricación escogida (CMOS 65 nm 1.2V), y a partir de ellos elegir la topología óptima para el diseño del bloque mínimo que forma el mezclador. La siguiente fase se centra en el desarrollo de mezcladores I-Q, caracterizando completamente la topología escogida y las alternativas que mejoran en algún aspecto a la propuesta, centrándose principalmente en el Image Rejection Ratio (IRR) como uno de los parámetros más importantes de estas estructuras y una de las especificaciones más difíciles de cumplir. Para ello se realizan análisis de mismatch y de variaciones de proceso mediante el análisis de Montecarlo. La última fase ha consistido en realizar el diseño físico o layout, aplicando las técnicas de diseño apropiadas en función de los resultados previos, y obteniendo los resultados extraídos del post layout para realizar una comparativa entre el diseño ideal y el obtenido. Mediante estas actividades se ha conseguido la adquisición de competencias y habilidades en el uso de herramientas específicas de diseño y simulación de circuitos integrados de radiofrecuencia (RFIC) en tecnologías CMOS nanométricas

Influencia de la percepción global del movimiento en la lectura.

El propósito de este trabajo fue conocer la asociación entre la percepción global del movimiento y la velocidad de lectura en niños sanos con edades comprendidas entre 7 y 9 años. Se incluyeron un total de 26 participantes, de los cuales el 57.7% eran mujeres. Se incluyeron sujetos con visión binocular normal y una agudeza visual decimal superior a 0.90 en visión próxima. Los participantes con diagnóstico de dislexia fueron descartados. El estudio se llevó a cabo por el mismo profesional, en el mismo colegio dónde se encontraban los pacientes, de forma individualizada y con una duración aproximada de 30’ por paciente. Los resultados mostraron que la percepción global del movimiento estaba correlacionada con la velocidad de lectura, principalmente, cuando la sensibilidad del movimiento se medía con un número de puntos coherentes elevado (40%). No obstante, la velocidad lectora también estaba asociada con la discriminación visual deficiente y la eficiencia de los movimientos sacádicos necesarios para lectura. A su vez, a mayor coherencia de puntos, mayor correlación se encontraba con la discriminación visual y con la deficiencia de movimientos sacádicos. Nuestros hallazgos apoyan la hipótesis de que la percepción global de movimiento, aunque en menor medida que la discriminación visual, está asociada a la velocidad lectora. <br /

Impact of Channel Non-Reciprocity in Cell-Free Massive MIMO

In cell-free (CF) massive MIMO, a large number of access points (APs) distributed over the coverage area jointly serve a set of users over the same time/frequency resources. In this paper, we study the impact of channel non-reciprocity (NRC) and imperfect channel state information in CF massive MIMO systems. We derive analytical expressions of capacity lower bounds, including a physically inspired non-reciprocal channel model where the NRC variables vary slowly in time. The conclusion is that under conjugate beamforming, the achievable downlink rate is only sensitive to AP side phase non-reciprocity, hence the calibration requirements can be less restrictive since only the phase reciprocity errors have to be corrected. These findings are new compared to the existing literature where the NRC variables are commonly assumed to be of fast-fading nature.acceptedVersionPeer reviewe