Συντάχθηκε 26-05-2015 14:51
από Esthir Gelasaki
Email συντάκτη: egelasaki<στο>tuc.gr
Ενημερώθηκε:
-
Ιδιότητα: υπάλληλος.
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
ΣΤΥΛΙΑΝΟΥ ΗΛΙΑΔΗ
με θέμα
Τεχνικές ισοστάθμισης και προ-ισοστάθμισης και υλοποίηση σε Software Defined Radios
Equalization and pre-equalization techniques and implementation in Software Defined Radios
Πέμπτη 28 Μαΐου 2015, 10πμ
Αίθουσα 2041, Κτίριο Επιστημών, Πολυτεχνειούπολη
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Αθανάσιος Λιάβας (επιβλέπων)
Αναπληρωτής Καθηγητής Γεώργιος Καρυστινός
Αναπληρωτής Καθηγητής Άγγελος Μπλέτσας
Περίληψη
Η μεγάλη ανάπτυξη των ασύρματων επικοινωνιών τις τελευταίες δεκαετίες και η αυξημένη ζήτηση για υψηλής ταχύτητας ασύρματες συνδέσεις καταδεικνύει την σημασία της αποδοτικής αξιοποίησης του συχνοτικού εύρους φάσματος, το οποίο είναι γενικά ακριβό και περιορισμένο. Συνδέσεις μεταξύ πολλαπλών κεραιών μετάδοσης και λήψης, τα επονομαζόμενα κανάλια πολλαπλών εισόδων και πολλαπλών εξόδων (MIMO), έχουν υποστεί εκτεταμένη θεωρητική έρευνα καθώς εισάγουν επιπλέον βαθμούς ελευθερίας για επικοινωνία, χωρίς να θυσιάζουν φασματικούς πόρους, μέσω της πολυπλεξίας διαφορετικών και ανεξάρτητων ροών δεδομένων στο ασύρματο κανάλι. Ο βέλτιστος κανόνας απόφασης και διαχωρισμός των πολυπλεγμένων δεδομένων δίνεται μέσω της μεθόδου Μέγιστης Πιθανοφάνειας (Maximum-Likelihood), με κόστος την αυξημένη πολυπλοκότητα. Οι υποβέλτιστες μέθοδοι γραμμικής ισοστάθμισης και προ-ισοστάθμισης μειώνουν σημαντικά την πολυπλοκότητα της απόφασης, με κόστος την μείωση της απόδοσης.
Η μέθοδος μέγιστης πιθανοφάνειας καθώς και η γραμμική ισοστάθμιση αξιοποιούν την εκτίμηση του καναλιού στον δέκτη για την ανάκτηση των παρεμβαλόμενων συμβόλων. Αντίθετα η γραμμική προ-ισοστάθμιση απαιτεί γνώση του καναλιού στον πομπό μέσω ανάδρασης (feedback) από τον δέκτη. Η ανάγκη για feedback μπορεί να αποφευχθεί στα συστήματα αμφίδρομης επικοινωνίας διαίρεσης χρόνου (Time-Division-Duplex), στα οποία ο πομπός μπορεί να αξιοποιήσει την αντίστροφη εκτίμηση του καναλιού, εκμεταλλευόμενος την ιδιότητα της αμοιβαιότητας (reciprocity) των ασύρματων μεταδόσεων. Για την αξιοποίηση της ιδιότητας της αμοιβαιότητας σε πρακτικούς πομποδέκτες, απαιτείται ρύθμιση για την επανόρθωση της μη αμοιβαίας σχέσης των κυκλωμάτων που χρησιμοποιούνται στον πομπό και τον δέκτη.
Για την υλοποίηση και την αξιολόγηση των παραπάνω μεθόδων μέσω Software Defined Radio, χρησιμοποιείται η πλατφόρμα υλικού USRP και το λογισμικό GNU radio.
Abstract
The huge expansion of wireless communication the recent decades and the increased demand for high-speed wireless connections points out the importance of efficient use of frequency bandwidth which is generally expensive and limited. Communication links between multiple transmit and receive antennas, the so-called Multiple Input and Multiple Output (MIMO) channels, have been under extensive theoretical studies for their potential to provide extra dimensions for communication, without sacrificing bandwidth resources, by multiplexing various independent data streams over the wireless medium. Optimal detection and separation of the multiplexed messages is provided by the Maximum-Likelihood method, at the cost of high complexity. The sub-optimal linear Zero-Forcing Equalization and Pre-equalization methods can drastically decrease the detection complexity at the cost of performance degradation.
Both ML and linear Equalization exploit Channel-State Information (CSI) at the receiver for retrieving the various interfering symbols. Linear pre-equalization in contrast, precancels interference at the transmitter which requires feedback in order to obtain the required CSI. The need for feedback can be avoided in Time-Division-Duplex (TDD) systems, where the transmitter can exploit the reverse-channel estimate, based on the reciprocal property of wireless propagation. Utilizing the reciprocal property in practical transceivers requires some form of calibration in order to compensate for the non-reciprocal relationship of their transmit and receive chains.
A suitable testbed for implementing and evaluating the above methods by means of Software-Defined Radio is provided by the USRP hardware platform and the GNU radio software toolkit.
Περίληψη της εργασίας στα Αγγλικά.
