[pt] PROCESSAMENTO DE SINAIS A NÍVEL DE SÍMBOLO PARA TRANSMISSÃO EM SISTEMAS MIMO COM MODULAÇÃO PSK

[en] SYMBOL-LEVEL TRANSMIT PROCESSING FOR MULTIUSER MIMO SYSTEMS WITH PSK MODULATION

[pt] ERICO DE SOUZA PRADO LOPES

[pt] SISTEMA MIMO MULTIUSUARIO

[pt] SUPERFICIE REFLETORA RECONFIGURAVEL

[pt] PRE-CODIFICACAO A NIVEL DE SIMBOLO

[pt] QUANTIZACAO DE BAIXA RESOLUCAO

[en] MULTIUSER MULTIPLE-INPUT MULTIPLE-OUTPUT SYSTEM

[en] RECONFIGURABLE INTELLIGENT SURFACE

[en] SYMBOL LEVEL PRECODING

[en] LOW-RESOLUTION QUANTIZATION

[pt] Este estudo propõe diferentes métodos de processamento de transmissão a nível de símbolo para diversas configurações MIMO multiusuário. Primeiro, dois pré-codificadores a nível de símbolo são desenvolvidos considerando uma estrita restrição de potência por antena e modulação PSK para informações de estado de canal perfeito e imperfeito. Então, uma configuração MIMO em larga escala é considerada onde o consumo de energia dos front ends de radiofrequência produz um gargalo para a realização de sistemas MIMO com eficiência energética. Com isso, recursos de redução de energia, como sinalização de envelope constante e quantização de baixa resolução, são aplicados para permitir implantações de baixo custo, com baixo impacto ambiental e melhor cobertura. Neste contexto, a formulação da mínima probabilidade de erro de símbolo é considerada como o critério de projeto para o caso de símbolos de dados QPSK e, para modulação PSK arbitrária, o estudo propõe a nova formulação de mínima probabilidade de erro de símbolo vinculada ao limitante da união. Com base nestes critérios, o estudo propõe diferentes pré-codificadores de baixa resolução a nível de símbolo, baseados no método de busca parcial gananciosa e no algoritmo proposto de branch-and-bound qualidade de serviço. Finalmente, é considerado um sistema MIMO multiusuário virtual com modulação PSK realizado através da utilização de um transmissor baseado em superfícies inteligentes reconfiguráveis. Com esta estrutura, este estudo considera modelos de superfície inteligentes reconfiguráveis de alta resolução e com mudança de fase discreta. Com essas estruturas, o estudo deriva problemas de minimização de potência a nível de símbolo sob restrições de qualidade de serviço. Tanto a probabilidade de erro de símbolo quanto a probabilidade de erro de símbolo vinculada ao limitante da união são consideradas para a formulação da qualidade do serviço. Os problemas são resolvidos utilizando um método de bissecção e um método branch-and-bound para elementos refletores de alta e baixa resolução, respectivamente.

[en] This study proposes different symbol-level transmit processing methods for diverse multiuser MIMO setups. First, two symbol-level precoders are developed considering a strict per-antenna power constraint and PSK modulation for perfect and imperfect channel state information. Then, a large-scale MIMO setup is considered where the energy consumption of the radio frequency front ends yields a bottleneck for realizing energy efficient MIMO systems. With this, power reduction features such as constant envelope signaling and low-resolution quantization are applied to enable low-cost deployments, with low environmental impact, and better coverage. In this context, the minimum symbol-error probability formulation is con sidered as the design criterion for the case of QPSK data symbols, and, for arbitrary PSK modulation, the study proposes the novel minimum union bound symbol-error probability formulation. Based on these criteria the study proposes different low-resolution symbol-level precoders based on the partial greedy search method and the proposed quality-of-service branch and bound algorithm. Finally, a virtual multiuser MIMO system with PSK modulation realized via the reconfigurable intelligent surface-based passive transmitter setup is considered. Under this framework, this study considers both high-resolution and discrete phase shift reconfigurable intelligent surface models. With these frameworks, the study derives symbol-level power minimization problems under quality of service constraints. Both the symbol-error probability and union-bound symbol-error probability are considered for the quality of service formulation. The problems are solved by utilizing a bisection method and a branch-and-bound method for high and low-resolution reflecting elements, respectively.

LUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAU

RODRIGO CAIADO DE LAMARE

ANDRÉ ROBERT FLORES MANRIQUE

LUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAU

TADEU NAGASHIMA FERREIRA

AMINE MEZGHANI

MICHAEL JOHAM

2025-03-13

2025-01-08

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INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=69611@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=69611@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.69611