Nonlinear signal processing for efficient physical layerdesign in 5G beyond
5G ve ötesi sistemlerde fiziksel katman için etkin doğrusal olmayan sinyal işleme
- Tez No: 811596
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN MUZAFFER GÜVENSEN, PROF. DR. TOLGA ÇİLOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- 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: 188
Özet
Nonlineer güç amplifikatörü (PA) distorsiyonu, iletişim sistemlerinin yeterli performansı elde etmesini önemli ölçüde sınırlayan önemli bir donanım bozulmasıdır. Bu tez, donanım bozulmaları için kapsamlı bir analiz çerçevesi sunmakta ve iletişim sistemi performansını olumsuz yönde etkileyen nonlineer distorsiyonun etkilerini azaltmak için nonlineer sinyal işleme teknikleri geliştirmektedir. Değerlendirme, hata oranı (BER), elde edilebilir bilgi oranı (AIR) ve bant dışı radyasyon gibi çeşitli kriterlere dayanmaktadır. Tezin katkısı iki bağımsız bölüme ayrılabilir. İlk bölüm, kullanıcı terminalinin (UT) nonlineer PA ile donatıldığı yukarı bağlantı iletişimine odaklanmaktadır. Yukarı bağlantı iletişimi için, frekans seçici iletişim kanallarının ve sembol örnekleme işlem şemalarının etkileri incelenmektedir. Sembol tespit performansını önemli ölçüde bozan 'distorsiyon amplifikasyonu' olarak adlandırılan önemli bir olgu keşfedilmektedir. Distorsiyon amplifikasyonunu aşmak için, tek girişli-tek çıkışlı (SISO) ve çoklu girişli-çoklu çıkışlı (MIMO) sistemler için nonlineer işlem birimi bankasının kullanımı önerilmekte ve tespit performansında önemli iyileştirmeler sağlanmaktadır. Tezin ikinci bölümü, baz istasyonlarının (BS) nonlineer PA'larla donatıldığı aşağı bağlantı iletişimi senaryolarını incelemektedir. İlk olarak, çok kullanıcılı çeşitlilik ve frekans seçiciliğinin etkilerini araştırmak için kapsamlı bir alındı distorsiyon gücü analizi gerçekleştirilir. Ayrıca, elde edilen distorsiyon gücü ifadesine dayanarak bir güç tahsis şeması önerilmektedir. Son olarak, tam bağlantılı analog hüzme oluşturma yapısına sahip iki aşamalı hibrit MIMO sistemleri için düşük karmaşıklıkta bir sayısal ön bozma (DPD) tasarımı geliştirilmiştir. Önerilen DPD yapısı, mevcut yöntemlere göre daha düşük karmaşıklıkla yeterli doğrusallaştırma başarımı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Nonlinear power amplifier (PA) distortion is a significant hardware impairment that imposes limitations on communication systems, hindering their performance. This thesis presents a comprehensive analysis framework for hardware impairments and develops nonlinear signal processing techniques to mitigate the detrimental effects of nonlinear distortion on communication system performance. The evaluation is based on several criteria, including bit-error-rate (BER), achievable information rate (AIR), and out-of-band radiation. The thesis's contribution can be divided into two independent parts. The first part focuses on uplink communication, where the user terminal (UT) is equipped with a nonlinear PA. For uplink communication, the investigation encompasses the effects of frequency-selective communication channels and symbol-rate signal processing. A critical phenomenon named as 'distortion amplification', which significantly degrades detection performance, is discovered. To overcome distortion amplification, the use of a bank of nonlinear processing units for different fractional delays is proposed for both single-input-single-output (SISO) and multiple-input-multiple-output (MIMO) systems, leading to substantial improvements in detection performance. The second part of thesis examines downlink communication scenarios, where base stations (BS) are equipped with nonlinear PAs. Firstly, a comprehensive analysis of received distortion power is conducted to investigate the effects of multi-user diversity and frequency selectivity. Then, based on the obtained distortion power, a power allocation scheme is proposed to enhance spectral efficiency for linear precoders. Lastly, a low-complexity digital pre-distortion (DPD) design is developed for two-stage hybrid beamforming systems with a fully connected analog beamforming structure. The proposed DPD structure achieves sufficient linearization performance with reduced complexity compared to state-of-the-art methods.
Benzer Tezler
- Alt-uzay dönüşüm yöntemi ile Fır süzgeç tasarımı
Finite-duration impulse response filter design using subspace transformations
MEHMET DEVRİM AZAK
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik-Haberleşme Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ NUR GÖNÜLEREN
- Identıfıcatıon, modellıng and optımısatıon of structures wıth passıve dampıng treatments
Pasif sönümlü yapilarin karakterizasyonu, modellenmesi ve optimizasyonu
HASAN KÖRÜK
Doktora
İngilizce
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK
- Sincap kafesli asenkron makinenin rotor alan yönlendirmeli kontrolü
Rotor field-orientation control of a squirrel cage induction machine
SAFFET ALTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. M. EMİN TACER
- Yapay sinir ağları ile ulaştırma taleplerinin modellenmesi
Başlık çevirisi yok
YUSUF KAAN DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUlaştırma Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK GERÇEK
- Deney tasarımı yöntemlerinin karşılaştırmalı kullanımı ile sert seramik kaplı matkap uçlarının performans değerlendirmesi ve optimizasyonu
Comparative analysis of design of experiment techniques on the performance evaluation and optimization of hard ceramic coated driil bits
METİN SAVAŞKAN
Doktora
Türkçe
2003
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YILMAZ TAPTIK