Designing blind source separation algorithms for high order QAM signals in MIMO systems. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Awais_MS_Thesis.pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

تناقش هذه الرسالة مسألة الغاء الالتفاف الأعمى لأنظمة الاتصالات ذات المدخلات والمخرجات المتعددة (MIMO). إن الهدف الرئيسي هو تقديم طريقة فعالة للفصل الأعمى للمصدر باستخدام اكبر قدر متاح من المعلومات المعروفة مسبقًا للتقليل من التكلفة الكلية و بالتالي زيادة كفاءة الطيف و كمية البيانات المدخلة. أربعة خوارزميات تكرارية جديدة للفصل الأعمى للمصدر (BSS) سيتم عرضها بحيث تتعامل هذه الخوارزميات مع المعاملات المتعددة و معايير تطابق الرموز.من أجل الحصول على دوال التكلفة المثالية لهذه الخوارزميات, سيتم استخدام طرق تكرارية من نوع دورات “Unitary Givens” و “J-Unitary hyperbolic” . سيتم توضيح أن تصميم الخوارزمية في المجال المركب به درجة عاليه من التعقيد, نتيجة لذلك سيتم اقتراح و استخدام تركيب خاص للفصل الحقيقي للمصفوفة في عملية التصميم مع استخدام عملية تبييض مسبق للتقليل من تعقيد مشكلة التصميم. تم ملاحظة أن المعاملات المتعددة المصممة و معيار مطابقة الرموز باستخدام دورات “Givens”تعطي أداء مرضي في حالة وجود عدد كبير من العينات فقط, بينما عن وجود عدد قليل منها, فإن الخوارزميات المصممة بالدمج بين دورات “Givens” و القطع الزائد تقوم بالتعويض عن نقص التبييض الذي يحدث في هذه الحالة, الأمر الذي يؤدي الي وجود تحسن في الأداء. سيتم عرض نوعين من الخوارزميات التي تتعامل مع المعاملات المتعددة للمستويات الدنيا من إشارات “QAM” مثل “16-QAM” , في المقابل سيتم عرض خوارزميتان تتعاملان مع معايير تطابق الرموز للمستويات العليا من إشارات “QAM”, مثل “64-QAM” و “256-QAM”. في الختام يتم إجراء مقارنة بين الخوارزميات المقترحة و العديد من الخوارزميات العمياء لفصل المصدر (BSS) من ناحية نسبة قوة الإشارة للتداخل و الضوضاء, و معدل الخطأ للرمز, و معدل التقارب. نتائج المحاكاة تظهر أن الخوارزميات المقترحة تتفوق على الخوارزميات الحالية للفصل الأعمى للمصدر (BSS),علاوة على ذلك, من بين كل الطرق الحالية للفصل الأعمى للمصدر و الطرق المقترحة, فإن خوارزمية تطابق الرموز و المصممة عن طريق الدمج بين دورات “Givens” و القطع الزائد هي الأكثر كفاءة للمستويات العالية من “QAM” مثل “64-QAM” و “256-QAM”.

English Abstract

This thesis addresses the problem of blind multiple-input multiple-output deconvolution of a communication system. The main objective is to present efficient blind source separation (BSS) algorithms using as much a priori information as possible to reduce the overhead and thus increasing spectrum efficiency and data throughput. Four new iterative batch blind source separation algorithms are presented dealing with the multimodulus and alphabet matched criteria. For the optimization of these cost functions, iterative methods of unitary Givens and J-unitary hyperbolic rotations are used. Further, we show that the design of algorithm in the complex domain is quite complicated, so a special structure of real separation matrix is suggested and maintained throughout the design. A pre-whitening operation is also utilized to reduce the complexity of design problem. It is noticed that the designed multimodulus and alphabet matched algorithms using Givens rotations gives satisfactory performance only for large number of samples. However, for small number of samples, the algorithms designed by combining Givens and hyperbolic rotations compensate for the ill-whitening that occurs in this case and thus improves the performance. Two algorithms dealing with the multimodulus criterion are presented for low order QAM signals such as 16-QAM. The other two dealing with the alphabet matched criterion are presented for high order QAM signals such as 64-QAM and 256-QAM. Proposed methods are finally compared with several BSS algorithms in terms of signal-to-interference and noise ratio, symbol error rate and convergence rate. Simulation results show that the proposed methods outperform the contemporary BSS algorithms. Moreover, out of all the currently available batch BSS algorithms and the presented ones, the alphabet matched algorithm designed by combining Givens and hyperbolic rotations is the most efficient one for higher order QAM signals such as 64-QAM and 256-QAM.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Al-Naffouri, Tareq Y.
Committee Members:	Al-Shaikhi, Ali A. and Zerguine, Azzedine and Mesbah, Wessam
Depositing User:	SYED AWAIS WAHAB SHAH (g201303510)
Date Deposited:	29 Dec 2015 05:51
Last Modified:	01 Nov 2019 16:31
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139799