Cuantificación del estado del canal para la minimización de la potencia en sistemas con transmisores adaptativosReport as inadecuate




Cuantificación del estado del canal para la minimización de la potencia en sistemas con transmisores adaptativos - Download this document for free, or read online. Document in PDF available to download.

Advisor(s): Ramos López, Francisco JavierGiannakis, Georgios B.

Department-Institute: Universidad Carlos III de Madrid. Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones

Issued date: 2007-01

Defense date: 2007-02-22

Review: PeerReviewed

Keywords: Radiocomunicación , Comunicaciones móviles

Rights: Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 España

Abstract: 

Los sistemas de comunicación operando en canales (móviles) inalámbricos degradan considerablemente sus prestaciones (tasa de transmisión, consumo de potencia o probabilidad de error) debido a los desvanecimientos que sufre el medioinalámbrico. Esta degradaciLos sistemas de comunicación operando en canales (móviles) inalámbricos degradan considerablemente sus prestaciones (tasa de transmisión, consumo de potencia o probabilidad de error) debido a los desvanecimientos que sufre el medioinalámbrico. Esta degradación puede mitigarse aprovechando el conocimiento del estado canal (CSI) en el receptor y en el transmisor. El CSI puede ser perfecto si el error de estimación del canal es despreciable o cuantificado si no se conoce el valor exacto del canal sino únicamente la categoría (región) a la que el canal pertenece.La presente disertación tiene como objetivo diseñar y utilizar de manera óptimala cuantificación del CSI a fin de minimizar la potencia transmitida satisfaciendorequisitos de calidad de servicio en términos tasa de transmisión y probabilidad de error. El escenario básico de aplicación consiste en sistemas de comunicaciones móviles con transmisores adaptativos en los que el receptor tiene conocimiento perfecto del canal mientras que el transmisor, típicamente a través de un canal de control de retorno, únicamente conoce una versión cuantificada del mismo. Las contribuciones de esta tesis cubren sistemas de comunicaciones de distinta complejidad, operando sobre distintos tipos de canales, para uno o múltiples usuarios.Simulaciones numéricas validarán las derivaciones analíticas y mostrarán el significativo ahorro energético cuando se implementan los esquemas propuestos.Las principales contribuciones de esta tesis pueden resumirse como sigue: (i)se derivan esquemas de cuantificación y de adaptación como la solución de unproblema de minimización con ligaduras; (ii) se prueba que los esquemas de cuantificación de canal corresponden al menos a un óptimo local; (iii) se prueba que los esquemas de adaptación son globalmente óptimos; (iv) se demuestra que la complejidad computacional por cada realización del canal requerida para implementar los esquemas adaptativos es moderada o despreciable; (v) se demuestraque las necesidades de envío de información de control del receptor al transmisorson sorprendentemente pequeñas y (vi) se muestra que la potencia consumida por los esquemas adaptativos basados en CSI cuantificado es considerablemente menorque la potencia consumida por sistemas no adaptativos y a su vez que la pérdidade prestaciones de aquellos frente a los que hacen uso de CSI perfecto es pequeña.Estas contribuciones motivan la implantación práctica de esquemas similares a lospropuestos en sistemas reales de comunicaciones que, con un incremento moderado de la complejidad, obtienen significativas mejoras en sus prestaciones. +- 

Performance of wireless communication systems (quantified in terms of transmission rate, power e±ciency or error probability) degrades severely due to fading effects introduced by the shared air-interface. This degradation can be mitigated if channel state infPerformance of wireless communication systems (quantified in terms of transmission rate, power e±ciency or error probability) degrades severely due to fading effects introduced by the shared air-interface. This degradation can be mitigated if channel state information (CSI) is available at the receiver and-or the transmitter side. Full CSI can be assumed when sufficient training allows for essentially perfect channel estimation, while quantized CSI can be used when only the class (cluster or region) that the channel belongs to is known.This dissertation aims at optimally designing and exploiting quantized CSI to minimize transmit-power under rate and error probability constraints. The setupcomprises a wireless communication system with channel-adaptive modulation; where the receiver has available perfect CSI while the transmitter has only quantized CSI. In this context, innovative claims from a high-level vantage point pertain to novel schemes with variable complexity, under different channel types shared by single or multiple users. Simulated numerical tests corroborate the analytical claims and reveal that significant power savings result when implementing theproposed schemes.Specific contributions can be summarized as follows: (i) the quantization andadaptive transmission parameters can be obtained as the solution of a judiciouslyformulated constrained minimization problem; (ii) the channel quantization algorithms developed attain at least a local optimum of the objective function; (iii)the adaptive schemes reach the global optimum; (iv) the required computational complexity per channel realization for the adaptive schemes ranks from moderate to negligible; (v) the amount of feedback transmitters need from the receiver is stunningly small; and (vi) power consumed by adaptive schemes based on quantized CSI is significantly less than that required by non-adaptive alternatives, andclosely approaches the power savings achieved by the benchmark perfect transmit-CSI design.These features encourage practical deployment of the proposed schemes that, with moderate computational overhead, offer a significant performance improvement.+- 







Author: García Marqués, Antonio

Source: http://e-archivo.uc3m.es


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Universidad Carlos III de Madrid Repositorio institucional e-Archivo http:--e-archivo.uc3m.es Tesis Tesis Doctorales 2007-01 Cuantificación del estado del canal para la minimización de la potencia en sistemas con transmisores adaptativos García Marqués, Antonio http:--hdl.handle.net-10016-839 Descargado de e-Archivo, repositorio institucional de la Universidad Carlos III de Madrid UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID TESIS DOCTORAL Cuantificación del estado del canal para la minimización de la potencia en sistemas con transmisores adaptativos Autor: Antonio Garcı́a Marqués Directores: Prof.
Dr.
D.
Fco.
Javier Ramos López Prof.
Dr.
D.
Georgios B.
Giannakis DEPARTAMENTO DE TEORÍA DE LA SEÑAL Y COMUNICACIONES Leganés, enero de 2007 TESIS DOCTORAL Cuantificación del estado del canal para la minimización de la potencia en sistemas con transmisores adaptativos Autor: Antonio Garcı́a Marqués Directores: Prof.
Dr.
D.
Fco.
Javier Ramos López Prof.
Dr.
D.
Georgios B.
Giannakis Firma del Tribunal Calificador: Firma Presidente: Vocal: Vocal: Vocal: Secretario: Calificación: Leganés, de de Resumen Los sistemas de comunicación operando en canales (móviles) inalámbricos degradan considerablemente sus prestaciones (tasa de transmisión, consumo de potencia o probabilidad de error) debido a los desvanecimientos que sufre el medio inalámbrico.
Esta degradación puede mitigarse aprovechando el conocimiento del estado canal (CSI) en el receptor y en el transmisor.
El CSI puede ser perfecto si el error de estimación del canal es despreciable o cuantificado si no se conoce el valor exacto del canal sino únicamente la categorı́a (región) a la que el canal pertenece. La presente disertación tiene como objetivo diseñar y utilizar de manera óptima la cuantificación del CSI a fin de minimizar la potencia transmitida satisfaciendo requisitos de calidad de servicio en términos tasa de transmisión y probabilida...





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