Zpracování signálu v sítích s Wireless Physical Layer Coding a omezenou znalostí stavu systému
Signal processing in wireless physical layer coding radio networks with weak system state information
Typ dokumentu
disertační prácedoctoral thesis
Autor
Petr Hron
Vedoucí práce
Sýkora Jan
Oponent práce
Farkaš Peter
Studijní obor
RadioelektronikaStudijní program
Elektrotechnika a komunikaceInstituce přidělující hodnost
katedra radioelektronikyPráva
A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmlVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Metadata
Zobrazit celý záznamAbstrakt
Stále rostoucí poptávka po bezdrátové komunikaci a konektivitě naráží na limity konečné šířky použitelného spektra čímž vzniká tlak na výzkum nových a efektivnějších způsobů komunikace. Jedním z možných řešení je takzvaný koncept WPNC, který umožňuj lepší využití dostupných prostředků. Hlavním rozdílem, kterým se koncept WPNC liší od klasických přístupů k mnohouživatelským komunikacím (využitých v dnešních buňkových sítích, wireless LAN apod.) je jeho přístup k interferenci. Jako interferenci označujeme jakýkoli signál, který má rušivý vliv na kvalitu příjmu. V hustých radiových sítích je interference tvořena přenosy mezi ostatními uživateli prakticky nevyhnutelný jev a představuje jeden z hlavních omezujících faktorů. Existuje mnoho postupů jak odstranit negativní dopad interference, většinou se jedná o ortogonální odděleni interference a užitečného signálu. Tyto způsoby vliv interference velmi efektivně potlačují, avšak nedovolují optimální využití přidělených prostředků. V případě konceptu WPNC je síť navržena takovým způsobem, že lze informaci nesenou interferencí využít ke zlepšení kapacity a efektivity přenosů v rámci celé sítě. V síti s WPNC nejsou jednotlivé signály ortogonálně separovány a dochází tak k situacím, kdy je relay uzlem pozorována superpozice několika dílčích signálů. Takový kanál mezi několika zdroji a jedním přijímačem označujeme jako hierarchický MAC (H-MAC). V husté síti existuje zpravidla několik nezávislých cest (přes několik relay uzlů) kudy může informace mezi zdrojem a destinací putovat. Není tak vždy nutné aby byl relay uzel demoduloval všechny dílčí zprávy ale typicky stačí pokud demoduluje a přepošle nějakou many-to-one funkci jednotlivých zpráv. Právě H-MAC představuje zásadní odlišnost od klasických přístupů s ortogonálně separovatelnými kanály a přináší mnoho problémů specifických pro WPNC. Jeden z hlavních aspektů je relativní parametrizace jako je např. útlum, fáze kanálu nebo časová synchronizace mezi jednotlivými zdroji a přijímačem. V této disertační práci se zaměřujeme na H-MAC se slabou znalostí systému. Většina publikovaných výsledků na téma sítí s WPNC vyžaduje idealizované předpoklady ohledně znalosti sytému v jednotlivých uzlech sítě. V praktických scénářích jsou takové předpoklady velmi obtížně splnitelné. Proto se zaměřujeme na analýzu situací kdy je stav systém znám pouze částečně či vůbec a navrhujeme postupy jak takové situace řešit. Konkrétně se jedná o přenos v H-MAC při neznámé relativní parametrizaci fáze nebo chybějící časové synchronizaci. Výstupy prezentované v této práci obsahují detailní analýzu uvažovaného problému a navrhované řešení v podobě teoretického odvození a výsledného algoritmu. Navržené řešení je podrobeno verifikaci v podobě numerické simulace a/nebo reálného OTA přenosu. The growing demand for communication and connectivity within finite signal spectrum resources drives the need for novel and more efficient techniques of wireless network communications. One of the promising answers reflecting those requirements is the so-called WPNC paradigm which enables a more efficient way of exploiting available resources. The main difference between WPNC and classical multiuser techniques, used in today's wireless standards of cellular networks or wireless LAN for instance, is the perception of interferences. An interference is generally any signal which has disruptive effects on the reception. In dense networks, interferences formed by transmissions among other users are inevitable and account for one of the principal performance limitations. Plenty of methods to avoid interference exist. The majority of traditional methods reside on some form of signal space orthogonalization, which is wasteful w.r.t. the available resources. WPNC on the other hand, is designed in a particular such that it is possible to make use of the additional information carried by interference and to improve the overall network capacity and efficiency. Because the WPNC concept does not separate signals from different users employing orthogonal division, one of its main components is a so-called hierarchical multiple access channel (H-MAC) formed between multiple source nodes and a relaying node. In an H-MAC, several source signals are allowed to interact, superimpose the receiver's antenna and form a joint constellation. In a dense network with numerous multi-hop paths, it is not always necessary to demodulate each source's message at the relay. Usually, it is sufficient to recover a many-to-one function that gets propagated further through the network. Those specifics render the H-MAC very different from a classical single-user channel and bring several new challenges. One important aspect is the channel parametrization in terms of attenuation, channel phase, and temporal alignment of the individual signals w.r.t. each other. In this thesis, we focus on the H-MAC with weak system information. Most of the published research results on the properties of WPNC got derived under idealized assumptions about the system state knowledge, which is difficult or even impossible to assure in a real-world application. We analyze the situations in which the system knowledge is only partial or absent and develop techniques to deal with such a situation. In particular, we consider a transmission under unknown relative phase parametrization common time-base absence. We give a detailed description and analysis of the considered problem together with a proposed solution in terms of theoretical derivation as well as a final algorithm. Where possible, we evaluate and verify the proposed solution in terms of a simulation and/or an over-the-air experiment and present the obtained results.
Zobrazit/ otevřít
Kolekce
- Disertační práce - 13000 [700]