Geri Dön

Low-complexity approaches for faster-than-Nyquist signaling

Nyquist'den daha hızlı sinyalleşme için düşük karmaşıklı yaklaşımlar

  1. Tez No: 830404
  2. Yazar: ADEM ÇİÇEK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ENVER ÇAVUŞ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 79

Özet

Daha yüksek veri hızlarına ulaşmanın umut verici bir yolu, Nyquist sinyalleşmesine göre daha fazla veriyi aynı bit enerjisi ve bant genişliği kullanımı ile iletebilme potansiyeline sahip Nyquist'ten-daha-hızlı (FTN) sinyalleşmesi olarak bilinen dikgen olmayan bir fiziksel katman iletim yaklaşımını benimsemektir. Ancak, FTN sinyalleşme, girişimle başa çıkmak için karmaşıklık getirmektedir. Bu tez, ilk olarak kanal kodlamanın düşük karmaşıklıklı bir FTN algılayıcı üzerindeki etkisini incelemektedir. Kanal kodlaması, ikili ve ikili olmayan düşük yoğunluklu eşlik kontrol kodları ile kutupsal kodları altında yapılmaktadır. Benzetim sonuçları, kanal kodlamasının FTN algılayıcı ile en iyi BCJR algılayıcı arasındaki performans farkını azaltmada etkili olduğunu göstermektedir. Dolayısıyla, hızlandırma veya paketleme parametresi olarak adlandırılan τ'nun özellikle yüksek değerleri için, yüksek karmaşıklığa sahip bir FTN algılayıcıya kesin bir ihtiyaç olmadığını göstermektedir. Ek olarak, tez, koordinat serpiştirmeli FTN sinyalleşmesi tekniğini tanıtarak bu temelde düşük karmaşıklıklı bir FTN algılayıcı tasarlayıp mevcut literatürle karşılaştırmaktadır. Bu yenilikçi yaklaşım, 0.6 dB gibi nisbeten az bir maliyetle, %10 spektral verimlilik (SE) artışı sağlarken, performans ile karmaşıklık arasında olumlu bir denge kurmaktadır. Ayrıca, tez FTN sinyalleşmesi algılama sorununu bir yarıkesin problem olarak ele alıp M-PAM için arabul çizelgesi destekli düşük karmaşıklıklı yumuşak çıktılı yarıkesin rahatlama (SDR) tabanlı bir algılayıcı önermektedir. Benzetim sonuçları, bu algılayıcının, polinom hesaplama karmaşıklığına sahip ve daha yüksek kipleme şemalarına uyum sağlayabilen bir yapısı ile 4-PAM için kodlu BCJR performansına 0.8 dB'ye kadar yaklaştığını göstermektedir. Bununla beraber, SNR tabanlı arabul çizelgeleri kullanıldığında performansta 0.3 dB'lik bir iyileşme elde edilmektedir. Düşük karmaşıklık doğası göz önüne alındığında, bu, yumuşak çıkışlı SDR algılayıcının, üretilen log-olabilirlik oranları (LLR'ler) açısından yüksek kipleme için iyi bir performans sağlayabileceğini göstermektedir.

Özet (Çeviri)

A promising avenue to achieve higher data rates is through the adoption of a non-orthogonal physical layer transmission approach known as Faster-than-Nyquist (FTN) signaling, which holds the potential to transmit more data with identical bit energy and bandwidth utilization compared to Nyquist signaling. However, FTN signaling introduces complexity to the system due to interference. This thesis initiates an exploration into the impact of channel coding, including non-binary and binary low-density parity-check codes, as well as polar codes, on a low-complexity FTN detector. The simulation results reveal that channel coding effectively narrows the performance gap between the FTN detector and the optimal BCJR detector. Consequently, there is no imperative need for a high-complexity FTN detector, particularly when dealing with high values of τ, referred to as the acceleration or packaging parameter. Additionally, the thesis introduces a coordinate interleaved FTN signaling technique, upon which a low-complexity FTN detector is formulated and compared with existing literature. This innovative approach yields a 10% increase in spectral efficiency (SE) at a relatively modest cost of 0.6 dB. In essence, this detector strikes a favorable balance between performance and complexity. Furthermore, the thesis addresses FTN signaling detection as a semidefinite problem and proposes a low-complexity soft-output semidefinite relaxation (SDR) based detector for M-PAM, supported by lookup tables (LUTs). Simulation results demonstrate that this detector, with polynomial computational complexity and adaptability to higher modulation schemes, closely approximates the coded BCJR performance within 0.8 dB for 4-PAM. Moreover, it achieves a 0.3 dB improvement in performance when SNR-based LUTs are employed. Given its low complexity nature, this suggests that the soft-output SDR detector can provide good performance for high modulation in terms of the produced log-likelihood ratios (LLRs).

Benzer Tezler

  1. From media-based modulation to reconfigurable intelligent surfaces: Novel index modulation solutions

    Ortam-tabanlı modülasyon'dan uyarlanabilir akıllı yüzeylere: Özgün indis modülasyon çözümleri

    ZEHRA YİĞİT

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR

    PROF. DR. İBRAHİM ALTUNBAŞ

  2. Bundling shape memory alloy wires to improve frequency response and payload lifting capability

    Frekans cevabının iyileştirilmesi ve taşınabilecek yükün artırılması için şekil hafızalı alaşımların demet olarak kullanılması

    SANİYE DİNDAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞENİZ ERTUĞRUL

  3. A comparative study of nonlinear model predictive control and reinforcement learning for path tracking

    Yol izleme için doğrusal olmayan model öngörülü kontrol ve pekiştirmeli öğrenmenin karşılaştırmalı çalışması

    GAMZE TÜRKMEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OVSANNA SETA ESTRADA

  4. Akustik fiberlerde dalga yayılımı

    Wave propagation in acoustic fibers

    MÜRVET ÜÇER (KIRCI)

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Devreler ve Sistemler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERGÜL AKÇAKAYA

  5. Tailored indirect algorithms for efficient on-line optimization of batch and semi-batch processes

    Kesikli ve yari kesikli süreçlerin çevrimiçi optimizasyonuna yönelik özel yapimli dolayli algoritmalar

    ERDAL AYDIN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiOtto von Guericke University

    Kimya ve Süreç Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KAI SUNDMACHER