Pseudo-random quantization based detection in one-bit massive MIMO systems
Bir-bit kitlesel MIMO sistemlerde sözde rastgele niceleme bazlı tespit
- Tez No: 781975
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ ÖZGÜR YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Nicemleme, Sayısal dönüşüm, Sözde rastgele sayılar, Tespit, Quantization, Digital transformation, Pseudorandom numbers, Detection
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Analog-sayısal dönüştürücüler (ADC), kitlesel çok girdili çok çıktılı (MIMO) sistemlerin radyo-frekansı (RF) zincirlerinde yer alan en yüksek güç tüketimine sahip cihazlar arasında yer alır. Dolayısıyla, çıkış-yolu kitlesel MIMO sistemlerde düşük çözünürlüklü ADC kullanımı, güç tüketimini azaltmak adına pratik bir çözümdür. Buna rağmen, yüksek veri hızlarına ulaşmak için yüksek kipleme dereceleri ile çalışılırken, erişilebilir veri hızı belli bir işaret-gürültü oranının (SNR) üstüne çıkıldığında stokastik rezonans (SR) olgusundan dolayı doyuma ulaşır. Bu tezde SR olgusunun olumsuz etkilerini telafi ederek çıkış yolu bir-bit kitlesel MIMO sistemlerde yüksek kipleme dereceleri ile çalışılabilmesine olanak sağlayacak yeni bir sözde rastgele niceleme (PRQ) yöntemi, alıcı tarafta ADC ünitelerinin niceleme eşikleri değiştirilerek elde edilir. Geleneksel tespit yöntemleri, sıfırdan farklı eşikli bir-bit niceleme senaryosuna uyarlanır. Ayrıca, biri düz sönümlemeli ve diğeri frekans seçici sönümlemeli kanallar için olmak üzere iki yeni tespit yöntemi sunulur. Düz sönümlemeli kanallar için sunulan yöntem iki aşamalıdır. Kutulu Newton dedektörü (BND) adlı ilk aşamada Newton'un yöntemi baz alınarak olabilirlik fonksiyonu iteratif olarak optimize edilir. En yakın kodlu-söz dedektörü (NCD) adlı ikinci aşamada ise performansı artırmak için ilk aşamadan gelen kestirim kullanılarak işaret kısıtlamalarına göre küçük bir en olasılıklı aday kümesi oluşturulur. Frekans seçici sönümlemeli kanallar için, olabilirlik fonksiyonunun bir yarı-Newton yöntemle optimize edildiği projeksiyonlu yarı-Newton dedektörü (PQND) isimli, PRQ ile hem dik-frekans-bölümlemeli çoğullama (OFDM) hem de tek taşıyıcılı (SC) sistemlerde kullanılabilecek yeni bir frekans bölgesi ekolayzırı tasarlanır. Önerilen yöntemler kullanılarak benzer hesaplama karmaşıklığı ile literatürde yer alan yöntemlerden daha yüksek tespit başarımı elde edilir.
Özet (Çeviri)
Analog-to-digital converter (ADC) units are one of the most power-hungry devices in the radio-frequency (RF) chains of massive multiple-input multiple-output (MIMO) systems. Therefore, utilizing low-resolution ADCs in uplink massive MIMO systems is a practical solution to decrease power consumption. However, when high modulation orders are employed for high-rate communication, the achievable rate saturates after a finite SNR value due to the stochastic resonance (SR) phenomenon. This thesis proposes a novel pseudo-random quantization (PRQ) scheme that can help compensate for the effects of SR and makes communication with high-order modulation schemes with one-bit quantization possible. The ADC thresholds at the receiver side of uplink one-bit massive MIMO systems are changed to work with the PRQ scheme. We modify linear detectors for one-bit non-zero threshold quantization and propose new detection methods for the frequency-flat and frequency-selective fading scenarios. For flat fading, we offer a two-stage detector that works with PRQ. The first stage is an iterative method called Boxed Newton Detector (BND) that utilizes Newton's method to maximize the log-likelihood. The second stage, Nearest Codeword Detector (NCD), exploits the first stage to create a small set of most likely candidates based on sign constraints to increase performance. For frequency-selective fading, we design a new frequency-domain equalization (FDE) scheme, called the projected quasi-Newton detector (PQND), to optimize the log-likelihood using a quasi-Newton approach that works with PRQ in both orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) and single carrier (SC) systems. The proposed methods outperform the existing detectors with comparable complexity.
Benzer Tezler
- Stochastic bitstream-based vision and learning machines
Stokastik bit akışı tabanlı görü ve öğrenme makineleri
SERCAN AYGÜN
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ECE OLCAY GÜNEŞ
- On the establishment of pseudo random keys for body area network security using physiological signals
Gövde alan ağlarının güvenliği için fizyolojik sinyaller kullanılarak sözde rasgele anahtarlar oluşturulması
BESTE SEYMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSabancı ÜniversitesiPROF. DR. ALBERT LEVİ
DR. DUYGU KARAOĞLAN ALTOP
- RTFA ile sistem tanıma ve nöral-bulanık kontrol-
Başlık çevirisi yok
ZEKERİYA UYKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. İBRAHİM KESKİN
- Performance of pseudo-random and quasi-cyclic low density parity check codes
Rastgelemsi ve yarı-çevrimsel düşük yoğunluklu eşlik sağlaması kodlarının başarımı
ONUR HÜSNÜ KAZANCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. MELEK YÜCEL DİKER
- Analysis of compression techniques and memory bit effects on compression for pseudo-random generation
Sözde-rasgele üretimin sıkıştırılması tekniklerinin incelenmesi ve hafıza ikilinin sözde-rasgele üretimin sıkıştırılması üzerine etkisi
ÜMİT SEREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. EMİN ANARIM