Abstract Conventional versions of linear multiuser detectors (MUD) are not feasible in the wideband code division multiple access (WCDMA) downlink due to the use of long scrambling sequences. As an alternative, linear channel equalizers restore the orthogonality of the spreading sequences lost in frequency-selective channels, thus, suppressing multiple access interference (MAI) in the WCDMA downlink. In this thesis, linear channel equalizers in WCDMA terminals are studied. The purpose of the thesis is to develop novel receivers that provide performance enhancement over conventional rake receivers with an acceptable increase in complexity, and to validate their performance under WCDMA downlink conditions. Although the WCDMA standard is emphasized as the candidate system, the receivers presented are suitable for any synchronous direct sequence code division multiple access downlink employing coherent data detection and orthogonal user or channel separation. Two adaptive channel equalizers are developed based on the constrained minimum output energy (MOE) criterion and sample matrix inversion method. An existing equalizer based on the matrix inversion lemma is also developed further to become a prefilter-rake equalizer. Performance analysis is carried out for equalizers trained using a common pilot channel and for the channel response constrained MOE (CR-MOE) and sample matrix inversion (SMI) based equalizers developed in the thesis. The linear minimum mean square error (LMMSE) channel equalizer, which assumes a random scrambling sequence, is shown to approximate the performance of the LMMSE MUD. The adaptive CR-MOE, SMI-based, and prefilter-rake equalizers are observed to attain performance close to that of an approximate LMMSE channel equalizer. The equalizers considered are also shown to be suitable for implementation with fixed-point arithmetic. The SMI-based equalizer is shown to provide good performance and to require an acceptable increase in complexity. It is also well suited for symbol rate equalization after despreading, which allows for computationally efficient receiver designs for low data rate terminals. Hence, the SMI-based equalizer is a suitable receiver candidate for both high and low data rate terminals. Adaptive equalizers are considered in conjunction with forward error correction (FEC) coding, soft handover, transmit diversity and high speed downlink packet access (HSDPA). The adaptive equalizers are shown to provide significant performance gains over the rake receiver in frequency selective channels. The performance gains provided by one antenna equalizers are noted to decrease near the edges of a cell, whereas the equalizers with two receive antennas achieve significant performance improvements also with soft handover. The performance gains of one or two antenna equalizers are shown to be marginal in conjunction with transmit antenna diversity. Otherwise the equalizers are observed to attain good signal-to-noise-plus-interference ratio performance. Therefore, they are also suitable receiver candidates for HSDPA.

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Orientador: Dalton Soares Arantes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T07:24:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_MarceloAugustoCosta_D.pdf: 2415805 bytes, checksum: 12387cfde0653c4e9f8d485796a811ba (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Nesta tese são investigadas e propostas diferentes técnicas de equalização e antenas adaptativas para sistemas CDMA e OFDM. No caso de sistemas CDMA, duas técnicas de equalização, em nível de chip, e um esquema de recepção com base em equalização e antenas inteligentes, também em nível de chip, são propostos. Este último esquema, denominado MT-STR (Multi-Target Space-Time Receiver), baseia-se na utilização de um conjunto de múltiplos objetivos em um receptor espaço-temporal. Para aplicações em sistemas OFDM, propõe-se uma técnica de equalização no domínio do tempo e uma outra técnica com antenas adaptativas também no domínio do tempo. As técnicas apresentadas para sistemas CDMA foram testadas e simuladas em uma plataforma de simulação especialmente desenvolvida para sistemas celulares de terceira geração (WCDMA- UMTS). Por outro lado, as técnicas propostas para OFDM foram testadas em uma plataforma de simulação desenvolvida para o Sistema Brasileiro de Televisão Digital - SBTVD. No contexto dos trabalhos de desenvolvimento do SBTVD, desenvolveu-se também nesta tese um sub-sistema de sincronização para o Sistema Brasileiro de Televisão Digital, implementado em dispositivos FPGA e integrado ao Sistema MI-SBTVD - Modulação Inovadora para o SBTVD / Abstract: Different techniques for equalization and adaptive antenna arrays for CDMA and OFDM systems are investigated and proposed in this thesis. For CDMA systems, two equalization techniques at chip level and a reception scheme based on joint equalization and smart antennas, also at chip level, are proposed. The latter scheme, a Multi-Target Space-Time Receiver - MT-STR, is based on a set of multiple objectives in a space-time receiver. For applications in OFDM systems, an equalization technique and an adaptive antenna array scheme, both in the time domain, are proposed. The techniques presented for CDMA systems have been tested and simulated on a software platform specifically designed for third generation cellular systems (WCDMA, UMTS). On the other hand, the proposed techniques for OFDM have been tested in a simulation platform specially developed for the Brazilian Digital Television System - SBTVD. In the context of the developments for the SBTVD project, an OFDM synchronization technique for an advanced DTV system has also been implemented in this thesis. This subsystem was implemented in FPGA devices and integrated to the MI-SBTVD (Innovative Modulation for the SBTVD) plataform / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Dalton Soares Arantes, Fabbryccio Akkazzha Chaves Machado Cardoso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T22:53:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_EstevanMarcelo_D.pdf: 5306029 bytes, checksum: 54cf032312d831b7efe9975406e1a28d (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Esta tese propõe o emprego da equalização concorrente, pós- e pré-FFT, em sistemas OFDM. O objetivo é minimizar o uso das subportadoras pilotos e do prefixo cíclico sem que ocorra prejuízo no desempenho do sistema OFDM. A meta com esta iniciativa é aumentar a vazão dos dados e a área de cobertura de transmissão, quando comparado ao sistema convencional de estimação do canal assistido por pilotos e prefixo cíclico suficiente para evitar a interferência entre os símbolos. Duas propostas empregando a equalização concorrente são abordadas. A primeira proposta aplica o conceito da equalização concorrente a um banco de equalizadores no domínio da frequência, denominado de pós-FFT. O algoritmo proposto pode ser considerado semi-cego, porque utiliza a informação das subportadoras pilotos na inicialização, mantendo-se cego durante sua operação. Para suportar a equalização concorrente, o sistema deve prover pilotos apenas no primeiro símbolo de um super quadro, de modo a permitir que o algoritmo se inicialize quando o receptor for ligado ou quando a equalização for perdida. Nos demais símbolos do super quadro as subportadoras pilotos são destinadas ao transporte de informação visando o aumento da vazão do sistema. A outra proposta, realizada no domínio temporal e denominada de pré-FFT, é responsável pela mitigação da interferência entre os símbolos. A vantagem de realizar a equalização pré-FFT é melhorar o desempenho do sistema OFDM quando o espalhamento do canal é maior que o prefixo cíclico. O objetivo é empregar um algoritmo de adaptação para os coeficientes do equalizador pré-FFT, que retropropague o gradiente estocástico do erro medido na frequência para o tempo. Essa estratégia possibilita empregar informações previamente conhecidas sobre a constelação do sinal nas subportadoras, para se minimizar funções de custo associada aos parâmetros do equalizador. Além disso, é proposto um esquema para que os algoritmos CMA e SDD atuem de modo concorrente no processo de equalização / Abstract: This thesis proposes the use of concurrent post- and pre-FFT equalization in OFDM systems. The objective is to improve the OFDM system design by increasing data throughput without performance loss, when compared with pilot based conventional channel estimation techniques and sufficient cyclic prefix system. Two approaches of concurrent equalization are studied. The first exploits the concurrent equalization concept to develop an efficient post-FFT equalizer bank. The algorithm can be considered semi-blind because it uses channel information, obtained from pilot subcarriers, to initialize and to supervise the equalizer bank when pilots are presented, otherwise remaining blind during the equalization process. To support such concurrent equalization, the system should provide pilot subcarriers only in the first symbol of each OFDM super-frame, al-lowing algorithm initialization when the receiver is turned on. In the remaining super-frame symbols, pilot subcarriers can be suppressed to increase the overall system throughput. The second approach proposes a concurrent pre-FFT algorithm to be used with time domain equalizers. This strategy has the capability to mitigate the inter symbol interference and to minimize the cyclic prefix. The objective is to realize this task using an LMS-like algorithm to adapt the pre-FFT equalizer coefficients. The stochastic gradient based on the error signal for each subcarrier in the frequency domain is back-propagated to adapt the filter coefficients in the time domain. This strategy allows the use of a priori information about the subcarrier signal constellation to minimize cost functions such as the CMA and SDD. Moreover, we propose a scheme to use CMA- and SDD-like algorithms in a concurrent mode / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

We consider the problem of equalizing data blocks of signals, which have been transmitted over an aeronautical channel using two different modulation schemes. The equalization is performed using the block-processing constant modulus algorithm (CMA), and in order to achieve real-time processing a Fast Fourier Transform (FFT) is used to compute the gradient of this cost function during equalization. The equalizer length is chosen to be five times of the channel length. For the first experiment, we present the result of equalizing a set of measured data, which was modulated and transmitted using the iNET packet structure with SOQPSK modulation. In this case, the CMA equalizer is first initialized using MMSE and the equalizer coefficients are then updated once, using each entire block (iNET packet). In the second experiment, we apply the FFT-based block processing equalizer to received data blocks of QPSK signals, which have been randomly generated and transmitted over an aeronautical channel. A modified constant modulus algorithm and alphabet matched algorithm (CMA + AMA) equalizer is used to recover these data blocks. For this case of QPSK signals, the equalizer performance is evaluated over 500 Monte Carlo runs, using the average symbol error rate (SER).

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Orientador: Renato da Rocha Lopes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T22:46:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_MarcoAurelioCazarotto_D.pdf: 1053505 bytes, checksum: d53cf702c634d7c73f9e121a123bc2ba (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho está dividido em duas partes. Na primeira, propomos um método para melhorar a estimação de informações sobre descasamentos de impedância em redes de cabos coaxiais. Esses descasamentos geram micro-reflexões, que por sua vez geram distorções na rede. Informações sobre a localização dos descasamentos podem ajudar as equipes de manutenção a localizá-los e repará-los. Atualmente a informação é estimada no padrão DOCSIS de manutenção preventiva, e baseia-se apenas nos coeficientes do equalizador que já são conhecidos pelo sistema. Assim, o método não exige qualquer alteração ao sistema. Iremos demonstrar que, em contraste com a abordagem atual DOCSIS, o nosso método fornece uma estimativa mais fina, e permite a estimativa de informação mesmo quando mais de uma micro-reflexão está presente. Na segunda parte propomos soluções para dois problemas relacionados ao canal gaussiano. No primeiro momento estamos interessados no problema do ponto de vista do primeiro usuário de um canal de múltiplo acesso (MAC, do inglês Multiple Access Channel), onde vamos tratar o sinal do segundo usuário como ruído na detecção. Esta estratégia é conhecida como cancelamento de interferência (SIC, do inglês Successive Interference Cancellation). O primeiro usuário utiliza um código Low Density Parity Check (LDPC). Na detecção, o LDPC assume que o ruído é gaussiano (AWGN, do inglês additive white Gaussian noise). Com isso, vamos propor duas estratégias (shaping e transformada de Fourier) para modificar a distribuição do segundo usuário, de forma que esta se aproxime de uma distribuição gaussiana. Vamos comprovar que as duas estratégias têm melhor desempenho comparadas à estratégia envolvendo modulação com distribuição discreta uniforme. Em um segundo momento propomos um sistema simples que se aproxima da capacidade do AWGN. Para isso, vamos explorar um paralelo entre o AWGN e o MAC. Em nossa proposta, o que no MAC eram usuários agora são níveis paralelos e independentes de um código multinível, onde cada nível usa uma entrada binária e um código que se aproxima da capacidade, resultando em um sistema com codificação simples que opera perto de capacidade. Na decodificação novamente vamos usar SIC. Como resultado, o receptor é constituído por uma série de receptores binários simples. Vamos mostrar que o sistema proposto funciona a uma pequena distância em relação à capacidade do AWGN, e que esta distância pode ser atribuída apenas à distância do próprio código / Abstract: This work is divided into two parts. At first, we propose a method for improving the estimation of impedance mismatch information in coaxial cable networks. These impedance mismatch generate micro-reflections, which distorts the network. Information about the location of mismatches can help maintenance team to locate to them and repair them. Currently, the information is estimated in the DOCSIS preventive maintenance, and is based only on the coefficients of the equalizer are already known by the system. Thus, the method does not require any change into the system. We will show that, in contrast with the current DOCSIS approach, our method provides a finer estimate, and allows the estimation of information even when more than one micro-reflection is present. In the second part we propose solutions to two problems related to the Gaussian channel. At first we are interested in the problem from the point of view of the first user of a multiple access channel (MAC), where we treat the user as the second signal in noise in the detection. This strategy is known as successive interference cancellation (SIC). The first user uses a Low Density Parity Check code (LDPC). In detection , the LDPC assumes that the noise is Gaussian (AWGN). With this, we propose two strategies (shaping and Fourier transform) to modify the distribution of the second user, so that it approaches a Gaussian distribution. We will show that both strategies outperform the strategy involving modulation compared with discrete uniform distribution. In second user, we propose a simple system that approaches the capacity of the AWGN. For this, we explore a parallel between the AWGN and MAC. In our proposal, which were in the MAC users, now are parallel and independent levels of a multilevel code, where each level uses a binary input and a code approaches the capacity, resulting in a simple coding system that operates close to capacity. We will use SIC for decoding again. As a result, the receiver is constituted by a simple binary receivers series. We will show that the proposed system works at a small distance from the capacity of AWGN, and this distance can be assigned only the gap of the code / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Dalton Soares Arantes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T09:25:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_FabbryccioAkkazzhaChavesMachado_M.pdf: 6296555 bytes, checksum: 2190ae93699da79f815c9e5199564080 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Nesta tese são investigados e propostos diferentes algoritmos adaptativos para antenas inteligentes e equalização em receptores de usuário no enlace de descida de sistemas WCDMA/HSDPA. Considerando o tema de equalização de canal, propõe-se um algoritmo adaptativo de retro-propagação com subsistemas concorrentes. Esta técnica de equalização explora características específicas de um sinal WCDMA e foi inspirada na técnica de equalização cega concorrente desenvolvida por Fernando C. C. de Castro et al. Com relação a antenas inteligentes, propõe-se um esquema adaptativo de recepção espaço-temporal de múltiplos alvos, denominado MT-STR, que emprega K processadores de antenas e um com binador de sinais dos vários alvos, ou fingers, do receptor. Esta técnica de recepção foi testada num cenário de soft-handover bastante severo, envolvendo muitos sinais interferentes. Ainda no escopo de antenas inteligentes, estudou-se também o efeito do acoplamento mútuo e do descasamento de amplitude e fase em arranjos co-lineares de antenas dipolo de meia onda / Abstract: This dissertation investigates and proposes different algorithms for smart antennas and channel equalization aiming at WCDMA HSDPA downlink receivers. Considering the channel equalization issue, we propose an adaptive back-propagation algorithm with concurrent sub-systems. This equalization technique exploits particular characteristics of a WCDMA downlink signal and is based on the concurrent blind equalization technique developed by Fernando C. C. de Castro et al. For smart antennas, a multi-target space-time receiver (MT-STR) which uses K array processors and an adaptive ratio combiner is proposed. This technique has been tested under a severe soft-handover scenario assuming many interferers. The effects of mutual coupling and amplitude phase mismatch on co-linear half-wave dipole arrays for WCDMA down1ink receivers are also investigated. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: João Marcos Travassos Romano, Renato da Rocha Lopes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-18T11:11:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferrari_Rafael_D.pdf: 1296185 bytes, checksum: 371d066f2d7901daa13e425b71cd9ce8 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O trabalho é dividido em duas partes e trata de três problemas importantes existentes nos sistemas de comunicação: o gerenciamento espectral, o cancelamento de interferências e a equalização de canais. Na primeira parte do trabalho, abordamos a otimização de sistemas multiportadora DSL, sistemas estes usados na transmissão em banda larga de dados através das linhas telefônicas. No contexto de gerenciamento espectral distribuído, é proposto um algoritmo iterativo para alocação discreta de bits e sua convergência e desempenho são analisados. No âmbito de sistemas centralizados, nos quais é possível a coordenação entre os sinais e entre os espectros dos usuários, propomos uma técnica MIMO de cancelamento de crosstalk baseada na decomposição em valores singulares e no critério zero-forcing. Além disso, propomos também uma estratégia para bitloading discreto que leva em consideração as técnicas de cancelamento de interferência. Na segunda parte do trabalho, analisamos o uso de filtros preditivos não lineares na equalização não supervisionada de canais de comunicação. O desempenho de tais estruturas é comparado com o equalizador de mínima taxa de erro / Abstract: The work is divided into two parts and deals with three major problems in communication systems: spectrum management, interference cancellation and channel equalization. In the first part, we discuss the optimization of multicarrier DSL systems, a technology used for broadband transmission of data over telephone lines. In the context of distributed spectrum management, an iterative algorithm for discrete bit allocation is proposed and its convergence and performance are analyzed. In the context of centralized systems, where coordination is possible between signals and between the spectra of users, we propose a MIMO technique for crosstalk cancelation based on singular value decomposition and on the zero-forcing criterion. In addition, we also propose a strategy for discrete bitloading that takes into account the interference cancellation techniques. In the second part of the work, we analyze the use of nonlinear predictive filters applied to the unsupervised equalization of communication channels. The performance of these structures is compared with the minimum error rate equalizer / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica