[en] DISCRETE PRECODING AND ADJUSTED DETECTION FOR MULTIUSER MIMO SYSTEMS WITH PSK MODULATION

[pt] PRECODIFICAÇÃO DISCRETA E DETECÇÃO CORRESPONDENTE PARA SISTEMAS MIMO MULTIUSUÁRIO QUE UTILIZAM MODULAÇÃO PSK

[pt] ERICO DE SOUZA PRADO LOPES

[pt] SISTEMAS MIMO

[pt] LOG DA RAZAO DE VEROSSIMILHANCA

[pt] SINAIS DE ENVELOPE CONSTANTE

[pt] MMDDT

[pt] METODO BRANCH-AND-BOUND

[pt] QUANTIZACAO EM FASE

[pt] MMSE

[pt] QUANTIZACAO DE BAIXA RESOLUCAO

[pt] PRECODIFICACAO

[pt] DETECCAO E DECODIFICACAO ITERATIVA

[en] MIMO SYSTEMS

[en] LOG-LIKELIHOOD-RATIOS

[en] CONSTANT ENVELOPE SIGNALS

[en] MMDDT

[en] BRANCH-AND-BOUND METHODS

[en] PHASE QUANTIZATION

[en] MMSE

[en] LOW-RESOLUTION QUANTIZATION

[en] PRECODING

[en] ITERATIVE DETECTION AND DECODING

[pt] Com um número crescente de antenas em sistemas MIMO, o consumo de energia e os custos das interfaces de rádio correspondentes tornam-se relevantes. Nesse contexto, uma abordagem promissora é a utilização de conversores de dados de baixa resolução. Neste estudo, propomos dois novos pré-codificadores ótimos para a sinais de envelope constante e quantização de fase. O primeiro maximiza a distância mínima para o limite de decisão (MMDDT) nos receptores, enquanto o segundo minimiza o erro médio quadrático entre os símbolos dos usuários e o sinal de recepção. O design MMDDT apresetado nesse estudo é uma generalização de designs anteriores que baseiam-se em quantização de 1-bit. Além disso, ao contrário do projeto MMSE anterior que se baseia na resolução de 1-bit, a abordagem proposta emprega quantização de fase uniforme e a etapa de limite no método branch-and-bound é diferente em termos de considerar o relaxamento mais restritivo do problema não convexo, que é então utilizado para um design sub ótimo também. Além disso, três métodos diferentes de detecção suave e um esquema iterativo de detecção e decodificação que permite a utilização de codificação de canal em conjunto com pré-codificação de baixa resolução são propostos. Além de uma abordagem exata para calcular a informação extrínseca, duas aproximações com reduzida complexidade computacional são propostas. Os algoritmos propostos de pré-codificação branch-and-bound são superiores aos métodos existentes em termos de taxa de erro de bit. Resultados numéricos mostram que as abordagens propostas têm complexidade significativamente menor do que a busca exaustiva. Finalmente, os resultados baseados em um código de bloco LDPC indicam que os esquemas de processamento de recepção geram uma taxa de erro de bit menor em comparação com o projeto convencional.

[en] With an increasing number of antennas in multiple-input multiple-output (MIMO) systems, the energy consumption and costs of the corresponding front ends become relevant. In this context, a promising approach is the consideration of low-resolution data converters. In this study two novel optimal precoding branch-and-bound algorithms constrained to constant envelope signals and phase quantization are proposed. The first maximizes the minimum distance to the decision threshold (MMDDT) at the receivers, while the second minimizes the MSE between the users data symbols and the receive signal. This MMDDT design presented in this study is a generalization of prior designs that rely on 1-bit quantization. Moreover, unlike the prior MMSE design that relies on 1-bit resolution, the proposed MMSE approach employs uniform phase quantization and the bounding step in the branch-and-bound method is different in terms of considering the most restrictive relaxation of the nonconvex problem, which is then utilized for a suboptimal design also. Moreover, three different soft detection methods and an iterative detection and decoding scheme that allow the utilization of channel coding in conjunction with low-resolution precoding are proposed. Besides an exact approach for computing the extrinsic information, two approximations with reduced computational complexity are devised. The proposed branch-and-bound precoding algorithms are superior to the existing methods in terms of bit error rate. Numerical results show that the proposed approaches have significantly lower complexity than exhaustive search. Finally, results based on an LDPC block code indicate that the proposed receive processing schemes yield a lower bit-error-rate compared to the conventional design.

LUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAU

RODRIGO CAIADO DE LAMARE

LUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAU

INBAR FIJALKOW

ANDREAS FISCHER

AMINE MEZGHANI

2021-09-10

2021-03-03

[pt] TEXTO

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INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=54636@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=54636@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.54636