Show simple item record

dc.contributor.authorΘεοφιλάκος, Παναγιώτης - Θεόφιλος Ν.
dc.description.abstractΗ διδακτορική διατριβή πραγματεύεται την ανάπτυξη και αξιολόγηση τεχνικών επεξεργασίας σήματος για την επίτευξη της μείωσης της πολυπλοκότητας του υλικού στα ασύρματα συστήματα επικοινωνιών πολλαπλών εισόδων - πολλαπλών εξόδων (MIMO). Παρά το γεγονός ότι τα συστήματα MIMO μπορούν να προσφέρουν δραματική ϐελτίωση της αξιοπιστίας της ζεύξης και της ϕασματικής απόδοσης, δεν έχουν τύχει ευρείας πρακτικής εφαρμογής, λόγω (μεταξύ των άλλων) της υψηλής πολυπλοκότητας του υλικού των πομποδεκτών, η οποία οφείλεται στην ανάγκη χρήσης πολλαπλών αλυσίδων RF. Τα ερευνητικά αποτελέσματα της διατριβής στρέφονται γύρω από δυο άξονες: αφενός, ακολουθώντας τη μέθοδο των ϱοπογεννήτριων συναρτήσεων, αναπτύσσονται ϑεωρητικές εκφράσεις κλειστού τύπου που οδηγούν στον υπολογισμό της πιϑανότητας σφάλματος του συνδυασμού μεγίστου λόγου με υβριδική επιλογή (HS/MRC), όταν οι διαλείψεις του διαύλου ακολουθούν την κατανομή K. Η εν λόγω κατανομή προσεγγίζει τη Rayleigh-λογαριθμοκανονική, η οποία μοντελοποιεί από κοινού τα ϕαινόμενα των διαλείψεων μικρής κλίμακας και σκίασης και έχει πρακτική αξία σε συστήματα επίγειων και δορυφορικών κινητών επικοινωνιών. Αφετέρου, αναπτύσσεται και αξιολογείται μια καινοτόμος τεχνική μείωσης της πολυπλοκότητας του υλικού, η δημιουργία υποστοιχειοκεραιών (antenna subarray formation), σύμφωνα με την οποία, σε κάθε αλυσίδα RF οδηγείται ένας γραμμικός συνδυασμός των αποκρίσεων ενός διαφορετικού υποσυνόλου των διαθέσιμων κεραιοστοιχείων. Με τον τρόπο αυτό, αυξάνεται δραματικά η επίδοση σε σχέση με τη συμβατική τεχνική της επιλογής κεραιοστοιχείων και μπορεί να γίνει συγκρίσιμη με την επίδοση του αντίστοιχου συστήματος πλήρους πολυπλοκότητας. Για την παραγωγή των γραμμικών συνδυασμών, αποδεικνύεται ότι αρκούν οι στροφείς ϕάσης για την επίτευξη υψηλής επίδοσης. Αναπτύσσονται νέοι, αναλυτικοί αλγόριθμοι δημιουργίας υποστοιχειοκεραιών, οι οποίοι στοχεύουν στη μεγιστοποίηση της χωρητικότητας, είτε με ϐάση την ακριβή γνώση του διαύλου στο δέκτη, είτε με ϐάση τα στατιστικά χαρακτηριστικά του. Η επίδοση των προτεινόμενων αλγορίθμων καθώς και οι παράγοντες του συστήματος που την επηρεάζουν εξετάζονται διεξοδικά. Μεταξύ των άλλων, εξετάζεται και η ευρωστία της προτεινόμενης τεχνικής παρουσία μη ιδανικοτήτων που εμφανίζονται στην πράξη. Τέλος, διερευνώντας τις δυνατότητες της νέας τεχνικής, προτείνονται ϑεωρητικά άνω ϕράγματα της εργοδικής χωρητικότητας σε περιβάλλον πλήρους σκέδασης.
dc.rightsΑναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 4.0 Διεθνές
dc.subjectΨηφιακά φίλτρα
dc.subjectΕπεξεργασία σημάτων
dc.subjectWireless communication systems
dc.titleΤεχνικές και αλγόριθμοι επεξεργασίας σήματος για τη μείωση της πολυπλοκότητας του υλικού σε ασύρματα συστήματα επικοινωνιών πολλαπλών εισόδων - πολλαπλών εξόδων
dc.typeDoctoral Thesis
dc.identifier.call621.3822 ΘΕΟ
dc.description.abstractENThis doctoral dissertation deals with the development and evaluation of signal processing techniques for reducing the hardware complexity of MIMO systems. Despite their potential of dramatic improvements in terms of link reliability and spectral efficiency, the practical application of MIMO systems has been limited, mainly due to the increased manufacture cost and energy consumption of the RF chains. The research results of the dissertation are presented in two parts: In the first part, the performance analysis of HS/MRC receivers operating over independent and identically distributed (i.i.d.) K fading channels is evaluated through a moments generating function based approach. The K distribution is known to accurately approximate the Rayleighlognormal distribution, which is commonly used to model fading over terrestrial mobile or land mobile satellite environments. In the second part, antenna subarray formation, a novel RF preprocessing technique for reducing the hardware complexity of MIMO systems, is developed and explored. With this method, each RF chain is allocated to a combined and complexweighted response of a subset of antenna elements. Therefore, the performance is dramatically improved with respect to conventional antenna selection and can even approach the performance of the fullcomplexity system. Novel, analytical, antenna subarray formation algorithms based on either instantaneous channel state information or longterm channel statistics, are introduced. The capacity performance of the proposed algorithms, as well as the system parameters effecting it, are thoroughly examined. Furthermore, the impact of hardware and signal processing nonidealities on the performance is examined. Finally, tight theoretical upperbounds on the ergodic capacity of the proposed technique in rich scattering environments are derived.

Files in this item


This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 4.0 Διεθνές
Except where otherwise noted, this item's license is described as
Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 4.0 Διεθνές

Βιβλιοθήκη Πανεπιστημίου Πειραιώς
Contact Us
Send Feedback
Created by ELiDOC
Η δημιουργία κι ο εμπλουτισμός του Ιδρυματικού Αποθετηρίου "Διώνη", έγιναν στο πλαίσιο του Έργου «Υπηρεσία Ιδρυματικού Αποθετηρίου και Ψηφιακής Βιβλιοθήκης» της πράξης «Ψηφιακές υπηρεσίες ανοιχτής πρόσβασης της βιβλιοθήκης του Πανεπιστημίου Πειραιώς»