Massive multiple-input multiple-output communication systems with low-resolution quantizers
Düşük çözünürlüklü nicemleyicilere sahip kitlesel çok-girdili çok-çıktılı haberleşme sistemleri
- Tez No: 714999
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ ÖZGÜR YILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 183
Özet
Kitlesel çoklu-girdili çoklu-çıktılı (MIMO) sistemlerinde düşük çözünürlüğe sahip analogdan-sayısala-dönüştürücülerin (ADC) kullanımı sahip oldukları düşük maliyet ve güç tüketimlerinden ötürü ilgi uyandırmıştır. Bu tezde düşük çözünürlükteki ADC içeren kitlesel MIMO sistemlerinde var olan çok sayıda antene ek olarak zamanda aşırı örnekleme kullanılmasının önemli ölçüde avantaj sağlayıp sağlayamadığı sorgulanmaktadır. Başlangıç olarak tekli-taşıyıcılı ve bir-bitlik ADC kullanılan durumda aşırı örnekleme yönteminin SER ve erişilebilir oran başarımları açısından ciddi faydalar sağladığı hem analitik olarak elde edilen ifadeler ile hem de yapılan benzetimlerle gösterilmektedir. Bunun yanında kitlesel MIMO yapıları için aşırı örnekleme ile çalışan sıfır-zorlayıcı (ZF) alıcıya nazaran çok daha düşük karmaşıklığa sahip sıralı doğrusal en küçük karesel hata (LMMSE) tabanlı bir alıcı da önerilmektedir. Ayrıca nicemlemeli kitlesel MIMO yapıları için nicemleyicilerdeki doğrusalsızlık sonucunda ortaya çıkan yan bant girişiminin de aşırı örnekleme yöntemi ile bastırılabileceği yine bu çalışmada irdelenmektedir. Elde edilen bulgular, aşırı örnekleme tekniğinin nicemleme altında çalışan kitlesel MIMO yapılarında kullanımının her zaman değerlendirilmesi gerektiğini göstermektedir. Son olarak nicemleme altındaki kitlesel MIMO yapıları için aşırı örnekleme tekniği kullanılmadığı durumda literatürde var olan alıcılardan daha iyi başarım sağlayan bir alıcı önerilip önerilemeyeceği sorgulanmaktadır. Bu amaçla, nicemleme gürültüsü altında çalışan tekli-taşıyıcılı MIMO yapıları için çarpan çizge tabanlı ve çift yönlü karar geribildirimi yöntemini kullanan, düşük karmaşıklığa sahip Ungerboeck tipindeki bir alıcı, söz konusu yapılar için LMMSE tabanlı bir kanal kestirim algoritması ile birlikte önerilmektedir. Önerilen alıcının literatürde benzer karmaşıklığa sahip bir alıcıdan SER ve kullanıcı başına erişilebilir oran kriterleri açısından daha iyi başarım sağladığı gösterilmektedir.
Özet (Çeviri)
Low resolution analog-to-digital converters (ADC) attracted much attention for their use in massive multiple-input multiple-output (MIMO) systems due to their low power consumption and cost. In this thesis, we question whether large number of antennas present in massive MIMO is sufficient to provide an ultimate performance or additional sampling in time (temporal oversampling) will provide significant performance advantages. To begin with, we illustrate the benefits of oversampling in time for uplink massive MIMO systems with low-resolution ADCs in terms of symbol error rate (SER) and achievable rate for both single-carrier (SC) and multi-carrier modulation scenarios by deriving analytical bounds and with simulations. We also propose a sequantial linear minimum-mean-square error (LMMSE) based receiver as a low-complexity detector, which is much more feasible to implement compared to the zero-forcing (ZF) detector for temporally oversampled massive MIMO systems. We also examine and illustrate the benefits of temporal oversampling for quantized massive MIMO systems under adjacent channel interference caused by the non-linearity of the quantizers. According to the results that we obtain, it seems that temporal oversampling can be very beneficial and should always be considered for use in quantized massive MIMO. Finally, we examine whether a low-complexity MIMO detector, which can outperform the existing detectors of similar complexity, can be proposed even without resorting temporal oversampling. For that purpose, we propose a near optimal factor-graph based Ungerboeck type detector with bi-directional decision feedback, along with the derivation of LMMSE channel estimator for quantized wideband SC-MIMO systems. The proposed detector is shown to outperform a representative detector of comparable complexity from the literature in terms of SER and achievable rate per user performance metrics.
Benzer Tezler
- Pseudo-random quantization based detection in one-bit massive MIMO systems
Bir-bit kitlesel MIMO sistemlerde sözde rastgele niceleme bazlı tespit
GÖKHAN YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ÖZGÜR YILMAZ
- 4x1 MIMOompact half duplex RF T / R module with high resolution in 130 nm SiGe BiCMOS for 5G applications
5G uygulamaları için 130 nm SiGe BiCMOS'da yüksek çözünürlüklü 4x1 MIMO kompakt yarım dubleks RF T / R modülü
ABDURRAHMAN BURAK
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- Resource allocation for massive multiple input multiple output based communications systems
Yoğun çok girişli çok çıkışlı haberleşme sistemleri için kaynak tahsisi
SAADET SİMAY YILMAZ
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BERNA ÖZBEK
- Gelecek nesil mobil iletişim sistemlerinde pilot kirliliğinin azaltılmasında karınca kolonisi optimizasyonu ile verimli pilot atama yaklaşımı
Effective pilot assignment approach with ant colony optimization for pilot contamination mitigation in next generation mobile communication systems
ABDULKADİR YAYILKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDüzce ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SELMAN KULAÇ
- Index modulation based designs, error performance and physical layer security analyses for unmanned aerial vehicle networks
İnsansız hava aracı ağları için indis modülasyonu tabanlı tasarımlar, hata performansı ve fiziksel katman güvenlik analizleri
AYŞE BETÜL BÜYÜKŞAR
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik-Haberleşme Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ALTUNBAŞ