Power efficient digital transmission for MIMO Systems using spherical codes: = Leistungseffiziente digitale Übertragung für Mehrantennensysteme mittels sphärischer Codes
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| Format: | Thesis Book |
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| Published: |
Aachen
Shaker Verlag
2018
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| Series: | Erlanger Berichte aus Informations- und Kommunikationstechnik
Band 39 |
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| Physical Description: | viii, 182 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm, 273 g |
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|---|---|
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CONTENTS
KURZFASSUNG (IN GERMAN) I
ABSTRACT III
1 INTRODUCTION AND MOTIVATION 1
2 FUNDAMENTALS OF M L M O SYSTEMS 5
2.1 MOTIVATION FOR ML M O
.
5
2.2 CHANNEL MODEL AND N
OTATION.
6
2.3 LOAD MODULATED M IM O
.
10
2.4 SYMBOL DETECTION FOR M IM O S YSTE M S
.
12
2.4.1 SVD-BASED CHANNEL D ECOM
POSITION. 12
2.4.2 LINEAR DETECTION
.
12
2.4.3 MAXIMUM LIKELIHOOD D E TE C TIO N
. 13
2.4.4 SPHERE D E C O D IN G
.
15
3 CONSTELLATIONS ON THE HYPERSPHERE 17
3.1 N-DIMENSIONAL S P H E RE
S.
17
3.1.1 GENERAL PROPERTIES AND N O TA TIO N
. 18
3.1.2 SPHERICAL COORDINATES
.
19
3.1.3 SPHERICAL IN TE RP O LA TIO N
.
19
3.2 SPHERE P A RTITIO N IN G
.
20
3.2.1 PER A NTENNA-P S K
.
21
3.2.2 EQUAL AREA SPHERE P
ARTITIONING.
21
3.2.3 SPHERICAL K-MEANS C LUSTERING
.
23
3.2.4 POTENTIAL M IN IM IZ A TIO N
.
25
3.2.5 C OM
PARISON.
27
3.3 BIT M A P P IN G
.
28
4 LOW COMPLEXITY QUANTIZATION OF ARBITRARY SPHERICAL CODES 29
4.1 QUANTIZED SPHERE D
ECODER.
32
4.2 CLUSTERING D E C O D E
R.
36
4.3 COMPARISON AND R E S U LTS
.
38
5 PHASE SHIFT KEYING ON THE HYPERSPHERE (PSKH) 43
5.1 CONTINUOUS CONSTELLATIONS ON THE H YPERSPHERE
.
44
5.2 MUTUAL INFORMATION OF DISCRETE P S K H
.
47
VI CONTENTS
5.2.1 AWGN CHANNEL
.
48
5.2.2 RAYLEIGH C H A N N E
L.
49
5.3 UNCODED T RANSM ISSION
.
50
5.3.1 AWGN CHANNEL
.
51
5.3.2 RAYLEIGH C H A N N E
L.
51
5.4 CONCLUSION AND SUMMARY
.
52
6 CODED MODULATION FOR PSKH 53
6.1 BIT-INTERLEAVED CODED MODULATION FOR
RSKH. 53
6.1.1 BICM BIT MAPPINGS FOR BICM
. 53
6.1.2 PERFORMANCE ANALYSIS OF BICM FOR PSKH
.
54
6.1.3 OPTIM IZING PSKH CONSTELLATIONS FOR BICM
.
60
6.1.4 CAPACITY AND POWER EFFICIENCY OF BICM-OPTIMIZED CONSTELLATIONS .
64
6.1.5 BICM WITH ITERATIVE D E C O D IN G
. 66
6.2 NATURAL CODED MODULATION USING NON-BINARY C O D E S
. 66
6.3 MULTILEVEL CODING FOR PSKH
.
70
6.3.1 BIT MAPPINGS FOR M IC
.71
6.3.2 BIT MAPPING CAPACITIES FOR M L C
. 77
6.3.3 FINITE-LENGTH ASPECTS OF MAPPING AND CONSTELLATION ON MLC . . . 78
6.3.4 NUMERICAL
RESULTS.
82
6.3.5 MLC WITH ITERATIVE D E TE CTION
.
85
6.4 S U M M A RY
.
86
7 PULSE SHAPING FOR PASPR REDUCTION OF PSKH 89
7.1 CONVENTIONAL PULSE AMPLITUDE M O D U LA TIO N
. 90
7.1.1 R R C
-SHAPING.
90
7.1.2 SINC2-S H A P IN G
.
90
7.2 TS/2-FILTERED PULSE S H A P IN G
.
92
7.2.1 UPPER ERROR BOUND FOR TS/2-PULSE SHAPING
.
92
7.2.2 INTERPRETATION OF THE DIVERSITY GAIN OF TS/2-PULSE S H A P IN G
. 94
7.3 SPHERICAL INTERPOLATION PULSE S H A P IN G
. 96
7.3.1 TRANSMISSION M O D E
L.
96
7.3.2 FURTHER COMPLEXITY R E D U C TIO N
. 100
7.4 COMPARISON OF PASPR AND OCCUPIED S PECTRUM
.
102
7.5 SPECTRAL
EFFICIENCIES.
104
7.6 CONCLUSION
.
105
8 |-SHIFTED PHASE SHIFT KEYING ON THE HYPERSPHERE 107
8.1 F-PSKH S IG N A LS
.
108
8.1.1 SIGNAL G
ENERATION.
108
8.1.2 PASPR E
VALUATION.
113
8.2 THEORETICAL ANALYSIS OF THE PASPR OF ADJACENT SYM
BOLS. 114
8.3 MUTUAL INFORMATION OF F-P S K H
.
118
6.4 SYMBOL D E TE CTIO N
.121
6.4.1 SINGLE SYMBOL D
ETECTOR.
122
8.4.2 SPHERE D E TE C TIO N
.
122
8.4.3 SINGLE ALTERNATIVE D E TE CTO R
.
123
6.4.4 COMPLEXITY R E D U C TIO N
.
124
VII
8.5
RESULTS.
125
8.5.1 POWER EFFICIENCY AND C O M P LE X ITY
. 125
8.5.2 INFLUENCE OF THE DUMMY S YM
BOL. 127
8.5.3 SPECTRAL EFFICIENCY
.
129
9 CODED TRANSMISSION FOR F-PSKH 131
9.1 SEQUENCE ESTIMATION OF CODED F- P S K H
. 131
9.1.1 LLR CALCULATION AND DETECTION A LG O RITH M
.
131
9.1.2 CODED F-PSKH WITHOUT DUMMY S YM BO LS
.
133
9.1.3 CODED F-PSKH WITH DUMMY SYM
BOLS. 136
9.2 SYMBOLWISE MULTILEVEL CODING FOR |- P S K H
. 143
9.2.1 LLR C A LCULATIO N
.
144
9.2.2 AN UNOPTIMIZED A PPROACH
.
145
9.2.3 O PTIM IZING THE CODING RATES
.
145
9.2.4 COMPLEXITY OF M L C -F-P S K H
.
148
9.2.5 MLC-F-PSKH WITH B IC M - ID
.
149
9.3 CONCLUSION
.
149
10 SUMMARY, CONCLUSION AND OUTLOOK 151
A SUPPORTING MATERIAL 153
A.1 REAL-VALUED M IM O CHANNEL M O D E
L. 153
A.2 EXEMPLARY ILLUSTRATIONS OF PSKH BIT M APPINGS
.
155
A.3 BOUNDS ON THE PAPR FOR SINE AND SINE2
. 157
A.4 CALCULATION OF THE PAIRWISE ERROR P ROBABILITY
.
160
A.5 SIMULATED A N N E A LIN G
.
161
A. 6 CODES USED IN THIS THESIS
.
163
A.6.1 TURBO CODES
.
163
A.6.2 TURBO CODES FOR MULTILEVEL CODING
.
163
A.6.3 NON-BINARY LDPC C O D E S
.
164
B ABBREVIATIONS AND GLOSSARIES 165
B. 1 A C RO N Y M S
.
165
B.2 VARIABLES, VECTORS, MATRIZES AND
SETS. 167
B.3 OPERATORS, FUNCTIONS AND M A P P IN G S
. 169
PUBLICATIONS OF THE AUTHOR 169
BIBLIOGRAPHY 172 |
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| author | Rachinger, Christoph |
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