Nonlinear signal processing for efficient physical layerdesign in 5G beyond
5G ve ötesi sistemlerde fiziksel katman için etkin doğrusal olmayan sinyal işleme
- Tez No: 811596
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN MUZAFFER GÜVENSEN, PROF. DR. TOLGA ÇİLOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Nonlineer güç amplifikatörü (PA) distorsiyonu, iletişim sistemlerinin yeterli performansı elde etmesini önemli ölçüde sınırlayan önemli bir donanım bozulmasıdır. Bu tez, donanım bozulmaları için kapsamlı bir analiz çerçevesi sunmakta ve iletişim sistemi performansını olumsuz yönde etkileyen nonlineer distorsiyonun etkilerini azaltmak için nonlineer sinyal işleme teknikleri geliştirmektedir. Değerlendirme, hata oranı (BER), elde edilebilir bilgi oranı (AIR) ve bant dışı radyasyon gibi çeşitli kriterlere dayanmaktadır. Tezin katkısı iki bağımsız bölüme ayrılabilir. İlk bölüm, kullanıcı terminalinin (UT) nonlineer PA ile donatıldığı yukarı bağlantı iletişimine odaklanmaktadır. Yukarı bağlantı iletişimi için, frekans seçici iletişim kanallarının ve sembol örnekleme işlem şemalarının etkileri incelenmektedir. Sembol tespit performansını önemli ölçüde bozan 'distorsiyon amplifikasyonu' olarak adlandırılan önemli bir olgu keşfedilmektedir. Distorsiyon amplifikasyonunu aşmak için, tek girişli-tek çıkışlı (SISO) ve çoklu girişli-çoklu çıkışlı (MIMO) sistemler için nonlineer işlem birimi bankasının kullanımı önerilmekte ve tespit performansında önemli iyileştirmeler sağlanmaktadır. Tezin ikinci bölümü, baz istasyonlarının (BS) nonlineer PA'larla donatıldığı aşağı bağlantı iletişimi senaryolarını incelemektedir. İlk olarak, çok kullanıcılı çeşitlilik ve frekans seçiciliğinin etkilerini araştırmak için kapsamlı bir alındı distorsiyon gücü analizi gerçekleştirilir. Ayrıca, elde edilen distorsiyon gücü ifadesine dayanarak bir güç tahsis şeması önerilmektedir. Son olarak, tam bağlantılı analog hüzme oluşturma yapısına sahip iki aşamalı hibrit MIMO sistemleri için düşük karmaşıklıkta bir sayısal ön bozma (DPD) tasarımı geliştirilmiştir. Önerilen DPD yapısı, mevcut yöntemlere göre daha düşük karmaşıklıkla yeterli doğrusallaştırma başarımı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Nonlinear power amplifier (PA) distortion is a significant hardware impairment that imposes limitations on communication systems, hindering their performance. This thesis presents a comprehensive analysis framework for hardware impairments and develops nonlinear signal processing techniques to mitigate the detrimental effects of nonlinear distortion on communication system performance. The evaluation is based on several criteria, including bit-error-rate (BER), achievable information rate (AIR), and out-of-band radiation. The thesis's contribution can be divided into two independent parts. The first part focuses on uplink communication, where the user terminal (UT) is equipped with a nonlinear PA. For uplink communication, the investigation encompasses the effects of frequency-selective communication channels and symbol-rate signal processing. A critical phenomenon named as 'distortion amplification', which significantly degrades detection performance, is discovered. To overcome distortion amplification, the use of a bank of nonlinear processing units for different fractional delays is proposed for both single-input-single-output (SISO) and multiple-input-multiple-output (MIMO) systems, leading to substantial improvements in detection performance. The second part of thesis examines downlink communication scenarios, where base stations (BS) are equipped with nonlinear PAs. Firstly, a comprehensive analysis of received distortion power is conducted to investigate the effects of multi-user diversity and frequency selectivity. Then, based on the obtained distortion power, a power allocation scheme is proposed to enhance spectral efficiency for linear precoders. Lastly, a low-complexity digital pre-distortion (DPD) design is developed for two-stage hybrid beamforming systems with a fully connected analog beamforming structure. The proposed DPD structure achieves sufficient linearization performance with reduced complexity compared to state-of-the-art methods.
Benzer Tezler
- Topology and bandwidth adaptation in optical WDM backbone networks with dynamic traffic
Değişken veri trafikli optik WDM omurga ağlarında topoloji ve bant genişliği uyarlama
AYŞEGÜL GENÇATA
Doktora
İngilizce
2003
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BÜLENT ÖRENCİK
- Geliştirilmiş Ebers-Moll modelinin tranzistorlu gerilim kuvvetlendiricilerinde minimum distorsiyon şartına uygulanması
Application of modified Ebers-Moll model to distortion minimization in bipolar transistor amplifiers
SADRİ ÖZCAN
Doktora
Türkçe
1989
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. ERTUĞRUL YAZGAN
- Yeni bir BJT OTA tasarımı ve minimum distorsiyon şartının gerçeklenmesi
A New modification on BJT OTA structure for low distortion applications
ELİF CENGİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SADRİ ÖZCAN
- Kazanç kontrollü kuvvetlendiricilerde lineer olmama distorsiyonunu azaltmak üzere analog çarpma devresi yapılarında yeni değişiklikler
Başlık çevirisi yok
OĞUZHAN ÇİÇEKOĞLU
Doktora
Türkçe
1996
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. HAKAN KUNTMAN
- Bistatik yapay açıklıklı radar yardımıyla görüntüleme
An Algorithm for bistatic synthetic aperture radar inversion in object imaging
SERDAR KARGIN
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. BİNGÖL YAZGAN