Χωροχρονικές τεχνικές επεξεργασίας σήματος σε ασύρματα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα

Abstract

We worked on the design and analysis of signal processing algorithms for systems employingmultiple antennas at the transmitter and the receiver known as MIMO (multi-input multi-output) systems as well as code division multiple access, (CDMA) systems. Concerning the MIMO systems three basic algorithms have been developed. The first algorithm is an adaptive decision feedback equalizer (DFE) for frequency flat MIMO channels. It implements the BLAST architecture and it is updated by the recursive least squares (RLS) algorithm. It can track time varying channels and to the best of our knowledge it has the lowest computational complexity among the BLAST receivers. The second algorithm is an extension of the previous one to the frequency selective channel case. To further reduce complexity we proposed an adaptive MIMO DFE that is updated by the least mean square (LMS) algorithm fully implemented in the frequency domain. It offers a good performance complexity tradeoff. Furthermore we worked on parametric channel estimation in the uplink of an asynchronous CDMA system. The problem can be described via a least squares cost function. We proved that it is approximately decoupled and a new iterative parameter estimation method has been proposed. The suggested algorithm is robust to multiple access interference.

Ασχοληθήκαμε με την ανάπτυξη και μελέτη αλγορίθμων επεξεργασίας σήματος για τα συστήματα πολλαπλών κεραιών στον πομπό και στο δέκτη γνωστά και ως συστήματα ΜΙΜΟ (multi-input multi-output) καθώς και για τα συστήματα πολλαπλής προσπέλασης με χρήση κωδίκων (code division multiple access, CDMA). Σχετικά με τα συστήματα ΜΙΜΟ αναπτύξαμε τρεις βασικούς αλγορίθμους. Ο πρώτος αλγόριθμος αποτελεί έναν προσαρμοστικό ισοσταθμιστή ανάδρασης αποφάσεων (decision feedback equalizer, DFE) για συχνοτικά επίπεδα κανάλια ΜΙΜΟ. Ακολουθεί την αρχιτεκτονική BLAST και ανανεώνεται με βάση τον αλγόριθμο αναδρομικών ελάχιστων τετράγωνων (RLS). Μπορεί να παρακολουθήσει ένα χρονικά μεταβαλλόμενο κανάλι και από όσο γνωρίζουμε έχει τη χαμηλότερη πολυπλοκότητα από όλους τους δέκτες BLAST. Ο δεύτερος αλγόριθμος αποτελεί την επέκταση του προηγουμένου σε συχνοτικά επιλεκτικά κανάλια. Για την περαιτέρω μείωση της πολυπλοκότητας προτείναμε έναν προσαρμοστικό MIMO DFE που ανανεώνεται με βάση τον αλγόριθμο ελάχιστων μέσων τετράγωνων (LMS) υλοποιημένο εξ ολοκλήρου στο πεδίο της συχνότητας. Αυτός πετυχαίνει μια καλή ανταλλαγή μεταξύ απόδοσης και πολυπλοκότητας. Παράλληλα ασχοληθήκαμε με την παραμετρική εκτίμηση του ασύρματου καναλιού ανερχομένης ζεύξης σε ένα ασύγχρονο σύστημα CDMA. Το πρόβλημα περιγράφηκε από μια συνάρτηση ελάχιστων τετράγωνων. Αποδείξαμε ότι έχει μια προσεγγιστικά διαχωρίσιμη μορφή και προτείναμε μια επαναληπτική μέθοδο υπολογισμού των παραμέτρων. Ο προτεινόμενος αλγόριθμος είναι εύρωστος στην παρεμβολή πολλαπλών χρηστών.