Low complexity receivers for single carrier large-scale spatial modulation systems

Abstract

The dissertation aims to study the low-complexity receivers for Single Carrier (SC) systems and generalized spatial modulation (GSM) in order to reduce the number of radio frequency (RF) chains used in the emitter and making the system more efficient energetically. In the first instance, the study addressed the use of multiple-Input multipleOutput (MIMO) schemes in conjunction with GSM in SC systemsin order to increase the throughput of a telecommunications network without diminishing energy efficiency. This study was followed by the development of an algorithm based on the alternating Direction method of Multipliers (ADMM) as a low-complexity receiver intending to achieve performances close to the optimal Maximum Likelihood Detector (MLD). The study of the ADMM receptor was done in two stages, the first step consists of the exclusive study of the ADMM receptor is SC systems where the main parameters of the receiver are tested. The second step compared the ADMM receiver with other receivers, namely the MMSE and the Zero Forcing in severe time dispersive environments. The realization of the various simulations with various receivers and scenarios allows to demonstrate that the ADMM can be an efficient and robust alternative. The referred technologies promote the reduction of the ecological footprint and the development of the technologies.

A dissertação visa estudar os receptores de baixa complexidade para sistemas "Single Carrier" (SC) e modulações espaciais generalizadas (GSM) de modo a reduzir o número de cadeias radio frequência (RF) utilizadas no emissor e tornando o sistema mais eficiente energeticamente. Em primeira instância o estudo apresentado abordou a utilização de esquemas "Multiple-Input Multiple-Output" (MIMO) em conjunto com o GSM em sistemas SC de forma a aumentar o "throughput" de uma rede de telecomunicações sem que a eficiência energética diminua. De seguida foi realizado o estudo de um algoritmo baseado no método "Alternating Direction Method of Multipliers" (ADMM) como um receptor de baixa complexidade, pretendendo-se obter desempenhos próximos do receptor ótimo "Maximum Likelihood Detector" (MLD). O estudo do receptor ADMM foi feito em duas etapas. A primeira etapa consistiu no estudo exclusivo do receptor ADMM onde foram testados os parâmetros principais do receptor. A segunda etapa consistiu em comparar o receptor ADMM com outros receptores, nomeadamente o MMSE e o Zero Forcing em ambiente altamente dispersivo no tempo. A realização das diversas simulações com vários receptores e cenários, permitiu demonstrar que o ADMM pode ser uma alternativa bastante eficiente e robusta. As tecnologias referidas promovem a diminuição da pegada ecológica e o desenvolvimento das mesmas.