2026-04-21T11:16:47Zhttps://ebiltegia.mondragon.edu/oai/requestoai:ebiltegia.mondragon.edu:20.500.11984/67472024-10-31T07:15:34Zcom_20.500.11984_460col_20.500.11984_469
eBiltegia
advisor
Altuna Iraola, Jon
advisor
Atxa Uribe, Vicente
author
Mendicute, Mikel
2024-10-30T11:12:34Z
2024-10-30T11:12:34Z
2008
https://katalogoa.mondragon.edu/janium-bin/janium_login_opac.pl?find&ficha_no=60449
https://hdl.handle.net/20.500.11984/6747
Bit-rate and quality of service demands of new wireless communication standards are pushing
signal theory and algorithm implementation to their limits. One of the main strategies which
are being used to achieve the demanded rates is the multiple input-multiple output (MIMO)
technique, which employs multiple antennas, both at transmission and reception.
This PhD dissertation concentrates on the analysis of the e ects of channel estimation,
specially complex due to the number of parameters to estimate, on the performance of MIMO
detectors, focusing on both practical and theoretical aspects.
The practical analysis has been addressed by designing and developing a real-time wireless
MIMO communication platform. A whole 2 £ 2 system has been implemented which has
allowed to evaluate the e ects of a real hardware implementation on the performance of
the MIMO receiver. A zero-forcing (ZF) detector and a sphere decoder (SD) have been
implemented in order to evaluate their degradation in bit error rate (BER) performance in a
realistic environment including synchronization, channel estimation or quantization e ects.
On the other hand, a simulation-based analysis has been carried out to evaluate the e ects
of channel estimation on the comparative performance of the main detectors in fundamental
MIMO systems, including narrowband, orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM)
and single-carrier with frequency-domain equalization (SCFDE) schemes. The e ects of
channel estimation on iterative Turbo-MIMO systems have also been analyzed, proposing
a performance prediction tool based on analytical extrinsic information transfer (EXIT)
functions.
Finally, a parallel decision-directed semi-iterative channel estimation architecture has
been proposed which is specially designed to t in eld-programmable gate array (FPGA)
devices and solves some of the problems of other iterative approaches with a moderate
complexity.
Haririk gabeko komunikazio estandar berrien zerbitzu-kalitate eta abiadura eskaerek seinalearen
teoria eta algoritmoen hardware inplementazioa euren mugetaraino daramatzate. Aipatutako
abiadurak lortzeko erabiltzen ari diren tekniketako bat, garrantzitsuena agian, MIMO
(multiple input-multiple output) delako sistema da, non antena anitz erabiltzen diren, bai
igorlean baita hartzailean ere.
Doktoretza-tesi honen gai nagusia MIMO kanalaren estimazioan datza eta honek MIMO
hartzailean duen efektua ikertzea du helburu, bereziki garrantzitsua suerta baitaiteke estimatu
beharreko parametro kopuru handia dela eta. Bi bide ezberdin jarraitu dira ikerketa
jorratzeko: bata praktikan oinarritua eta bestea, aldiz, teorian.
Atal praktikoan denbora errealeko prototipaia plataforma bat diseinatu eta sortu da.
Honetaz gain, 2 £ 2 MIMO sistema oso bat ere gauzatu da, benetako inplementazio baten
eragina ikertzeko balio izan duelarik. Dekodi katzaile esferikoa eta ZF (zero-forcing) detektoreak
gauzatu dira, sistema erreal baten ondorioak (sinkronizazioa, estimazioa, zenbakapena,
e.a) kontutan hartu ahal izateko.
Bestalde, simulazioetan oinarritutako ikerketa teorikoa ere jorratu da, kanalaren estimazioak
MIMO hartzaile garrantzitsuenetan daukan eragina aztertuz. MIMO sistema mota
nagusienak hartu dira kontuan: banda estukoa, OFDM (orthogonal frequency-divison multiplexing)
eta SCFDE (single carrier with frequency-domain equalization). Era berean,
kanalaren estimazioaren erroreak Turbo-MIMO direlako sistema iteratiboetan daukan eragina
ere aztertu da, EXIT (extrinsic information transfer) funtzio analitikoetan oinarritutako
ebaluaketa tresna proposatu delarik.
Azkenik, aurreko ataletatik ateratako ondorioetan oinarrituz kanalaren estimazio iteratiborako
arkitektura paraleloa proposatu da. Proposaturiko arkitektura hau erraz gauza
daiteke FPGA ( eld-programmable gate array) gailu programagarri batean eta beste estimazio
tekniken hainbat akats saihes ditzake konplexutasuna neurriz kanpo gehitu gabe.
Las expectativas, tanto de calidad de servicio como de tasa de bits, de los nuevos estándares
de comunicaciones inalámbricas están llevando la teoría de la señal y la implementación
hardware de algoritmos a sus límites. Una de las técnicas que se están empleando para
conseguir las tasas demandadas es la denominada MIMO (multiple input-multiple output), la
cual consiste en la utilización de múltiples antenas, tanto en transmisión como en recepción.
Esta tesis se centra en el análisis del efecto de la estimación de canal MIMO, especialmente
compleja debido al número de parámetros a estimar, sobre el rendimiento de los detectores
multiantena, centrándose tanto en aspectos prácticos como teóricos.
El análisis práctico ha consistido en el desarrollo de una plataforma de prototipado de
tiempo real para comunicaciones MIMO, así como en la implementación de un sistema
completo 2 £ 2, el cual ha servido para evaluar el efecto de la implementación hardware
sobre el rendimiento del receptor MIMO. Se han incluido el detector ZF (zero-forcing) y el
decodi cador esférico dentro de un sistema hardware completo, permitiendo la evaluación
de la degradación de las tasas BER (bit error rate) en entornos realistas donde se aprecian
los efectos de los errores de sincronización, estimación de canal, cuanti cación, etc.
Por otro lado, se ha desarrollado un estudio del efecto de la estimación de canal sobre el
rendimiento comparativo de las principales técnicas de detección MIMO. Este análisis ha sido
realizado tanto para sistemas de comunicaciones de banda estrecha como para sistemas de
banda ancha basados en OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing) y SCFDE (single
carrier with frequency-domain equalization). Del mismo modo, se ha estudiado el efecto
del error de estimación de canal en sistemas iterativos Turbo-MIMO básicos, proponiéndose
una herramienta de predicción de tasas BER basada en funciones EXIT (extrinsic information
transfer) analíticas.
Por último, partiendo de las conclusiones obtenidas en los puntos anteriores, se ha propuesto
una arquitectura paralela para estimación de canal iterativa, especialmente apropiada
para ser implementada en dispositivos lógicos FPGA ( eld-programmable gate array). Dicha
arquitectura soluciona varios de los problemas de otros esquemas iterativos introduciendo
un aumento moderado de complejidad.
eng
© 2008 Mikel Mendicute Errasti
ODS 9 Industria, innovación e infraestructura
Effects of channel estimation and implementation on the performance on MIMO wireless systems
http://purl.org/coar/resource_type/c_db06

EBILTEGIA-N, MONDRAGON UNIBERTSITATEKO GORDAILU IREKIAN, MATERIALAK UZTEKO ERABILERA LIZENTZIA ETA ESKUBIDEEN LAGAPEN EZ-ESKLUSIBOA

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