[pt] Uma abordagem promissora para reduzir o consumo de energia é considerar a quantização grosseira no receptor. Neste estudo, investigamos novas técnicas de pré-codificação no espaço e no tempo para canais de downlink MIMO multiusuário limitados em banda com quantização de 1 bit e sobre amostragem no receptor, considerando a modulação de cruzamento zero. A modulação de instância de tempo de zero cruzamento proposta transmite a informação nas instâncias de tempo de cruzamento zero. Dois critérios de projeto para a instância de tempo de cruzamento zero são investigados,
a saber, a distância mínima até o limiar de decisão e o erro quadrático médio entre o sinal recebido e o desejado. A maximização da distância mínima para o limiar de decisão pode ser formulada como um programa quadrático restrito quadraticamente. Como alternativa, um problema equivalente pode ser formulado com base na minimização de potência, o que reduz a complexidade computacional. Além disso, outro método é implementado onde a informação é transmitida nas instâncias de tempo de cruzamento zero em segmentos de forma de onda. Partindo da técnica convencional baseada no erro quadrático médio, um algoritmo mais sofisticado é desenvolvido, o que implica a extensão ativa da constelação para melhorar o desempenho em altaSNR. O problema estendido é resolvido com duas abordagens: formulando o problema como um programa de cone de segunda ordem e considerando um algoritmo de otimização alternada. Outro método baseado no algoritmo de descida de gradiente é implementado com a técnica do erro quadrático médio para reduzir ainda mais a complexidade computacional. Além disso, um limite inferior para a eficiência espectral é obtido. Os resultados numéricos mostram que os métodos de pré-codificação de cruzamento zero de instância de tempo propostos melhoram significativamente a taxa de erro de bit em comparação com os métodos de última geração. Finalmente, a maximização da distância mínima ao limiar de decisão e as técnicas de pré-codificação baseadas no erro quadrático médio são avaliadas considerando um canal de onda milimétrica seletivo em frequência. Os resultados numéricos mostram que ambas as técnicas de pré-codificação respondem bem à seletividade de frequência do canal. / [en] A promising approach to reduce energy consumption is to consider
coarse quantization at the receiver. In this study, we investigate novel
precoding techniques in space and time for bandlimited multiuser MIMO
downlink channels with 1-bit quantization and oversampling at the receiver, considering zero-crossing modulation. The proposed time-instance zero-crossing modulation conveys the information into the time-instances of zero-crossings. Two design criteria for time-instance zero-crossing modulation are
investigated, namely, the minimum distance to the decision threshold and
the mean-square error between the received and the desired signal. The
maximization of the minimum distance to the decision threshold can be
formulated as a quadratically constraint quadratic program. As an alternative, an equivalent problem is formulated based on power minimization,
which reduces computational complexity. Moreover, another method is implemented where the information is conveyed into the time-instances of
zero-crossings using waveform segments. Departing from the conventional
mean-square error based technique, a more sophisticated algorithm is developed, which implies active constellation extension to improve the performance at high SNR. The extended problem is solved with two approaches:
by formulating the problem as a second-order cone program and by considering an alternating optimization algorithm. Another method based on the
gradient descent algorithm is implemented with the mean-square error technique to reduce computational complexity further. Besides, a lower bound
on the spectral efficiency is obtained. Numerical results show that the proposed time-instance zero-crossing precoding methods significantly improve
the bit error rate compared to the state-of-the-art methods. Finally, the
maximization of the minimum distance to the decision threshold and the
mean-square error based precoding techniques are evaluated considering a
frequency-selective millimeter wave channel. Numerical results show that
both precoding techniques respond well to the frequency selectivity of the
channel.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:67988 |
| Date | 12 September 2024 |
| Creators | DIANA MARCELA VIVEROS MELO |
| Contributors | LUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAU, LUKAS TOBIAS NEPOMUK LANDAU |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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