PL Modulacje wielowymiarowe we współczesnych systemach telekomunikacyjnych

angielski

EN The scope of this thesis is to focus on the three challenges related to multidimensional modulation (MDM). The aforementioned challenges, which are explained in detail below, are addressed by proposing a couple of algorithms that seem not to be described in the literature so far. Before something can be used it must be created. Hence, the first challenge is the simplest yet the most fundamental one, i.e., the construction of a multidimensional constellation (MDC). The constructed constellation should have possibly eliminated direct current (DC) component and be built in such a way that average energy per its symbol would be minimised. There are two algorithms proposed to achieve this. The first, simpler and more limited one is based on the combining together multidimensional simplices. Thus, it can be used only to build a special kind of multidimensional constellations – ones whose points lie on vertices of such multidimensional simplices. The second algorithm, which is more general, is based on choosing constellation points lying on the surfaces of concentric multidimensional spheres. In order to use a constellation, its points must have assigned bit-patterns. Such a process – often called labelling – is more complicated in multiple dimensions than on a complex plane. This is especially true when the considered constellation does not have a nice QAM-like structure. To address this challenge, another algorithm devoted to this particular purpose is proposed. The proposed solution exploits the fact that every multidimensional constellation can be divided into, so called, layers, which then can be used to label the constellation in a recursive manner. Finally, after building and labelling the multidimensional constellation, a multidimensional symbol can be sent and received. After receiving it, the detection must take a place. Such a process can be established by, e.g., an exhaustive search. Yet again, a more useful approach is proposed and confronted with algorithms known from the literature. The developed detection method uses simple but effective approach known from the ancient Rome as divide et impera and proves itself to be more efficient than both an exhaustive search and the sphere decoder (SD).

PL W rozprawie skupiono się na trzech aspektach związanych z modulacjami wielowymiarowymi (ang. multidimensional modulation (MDM)). Aspekty te dotyczą kolejno: • budowania konstelacji wielowymiarowych (ang. multidimensional constellation (MDC)), • odwzorowywania ciągów bitów w punkty konstelacji, oraz • detekcji symboli wielowymiarowych. Odpowiedzią na problem budowania konstelacji wielowymiarowych jest opracowanie takich algorytmów, które zapewnią minimalizację średniej energii przypadającej na punkt konstelacji oraz wyeliminują składową stałą sygnału. Pierwszy z nich wykorzystuje fakt, iż pewien rodzaj konstelacji wielowymiarowych może zostać zbudowany poprzez "sklejanie" ze sobą wielowymiarowych sympleksów. Metoda jest niestety ograniczona do jednej rodziny konstelacji wielowymiarowych. Ograniczenia tego nie posiada drugi z proponowanych algorytmów, który wybiera punkty konstelacji leżące na powierzchni wielowymiarowych sfer. Odwzorowywanie ciągów bitów w punkty konstelacji (zwane czasem etykietowaniem – ang. labelling) jest stosunkowo proste w przypadku konstelacji określonych na płaszczyźnie, np. tych, których topologia jest zbliżona do konstelacji QAM. Ten sam problem nie jest już jednak tak trywialny w przypadku większej liczby wymiarów oraz konstelacji, które diametralnie różnią się w swojej strukturze od tego, co jest znane na płaszczyźnie (zespolonej). W tym celu zaproponowano w pracy algorytm etykietowania takich konstelacji. Algorytm ten dzieli całą konstelację na tzw. warstwy (ang. layers) a następnie tak stworzone struktury wykorzystuje do rekurencyjnego przypisywania etykiet bitowych poszczególnym punktom konstelacji wielowymiarowej. Ostatnim z algorytmów proponowanych w pracy jest algorytm służący do detekcji symboli wielowymiarowych. Proponowane rozwiązanie wykorzystuje podejście znane nie tylko w informatyce ale także już w starożytnym Rzymie pod nazwą "dziel i rządź" (łac. divide et impera). Algorytm ten został porównany z rozwiązaniami znanymi z literatury, tj. dekoderem sferycznym (ang. sphere decoder (SD)) oraz przeszukiwaniem wyczerpującym (ang. exhaustive search).

147

nauki inżynieryjne i techniczne

telekomunikacja

DrOIN 1912

to20189967

Pobierz plik

publiczny

Andrzej Dąbrowski

Warszawa, Polska

14.11.2017

polski

Pobierz plik

publiczny

Sławomir Hausman

Łódź, Polska

27.03.2018

polski

Pobierz plik

publiczny

rozprawa doktorska

Poznań, Polska

19.06.2018

Rada Wydziału Elektroniki i Telekomunikacji Politechniki Poznańskiej

doktor nauk technicznych w dyscyplinie: telekomunikacja, w specjalności: radiokomunikacja