Computationally efficient adaptive algorithms for multicarrier physical layer

• Auteur / Autrice : Asad Mahmood
• Direction : Jean-Claude Belfiore
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique et communications
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris, ENST

Mots clés

Mots clés contrôlés

Multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence

Réseaux logiques programmables par l'utilisateur

Allocation de ressources (radiotéléphonie)

Ondes porteuses

Modulation (électronique)

Mots clés libres

Fpga

Ofdm

Résumé

Les systèmes multi-porteuses (MCM) actuelles n'atteintent pas leurs potentiel en raison de non-adaptation des paramètres de fonctionnement (e. G. Taille de constellation, taux de codage, puissance émis etc. ) par rapport l'état de canal (CSI) sur chaque sous-porteuse Cette thèse aborde le problème de la complexité des algorithmes d'adaptation en proposant des nouveaux algorithmes d'optimisation pour MCM. La complexité des algorithmes est ciblé sur le plan théorique / algorithmique ainsi que sur la coté architecture. La conception d'un nouvel algorithme de Bit-Loading (adaptation par rapport taille de constellation) est fait basé sur un rythme d'allocation présent dans l'allocation optimale/greedy. Le nouveau algorithme a une complexité beaucoup plus faible que d'autres algorithmes. Ensuite, développements théoriques et conception d'un nouvel algorithme de répartition optimale de puissance totale, en tenant compte la contrainte de puissance-maximale, est fait. Taux de codage etant un parametre importante de la couche physique, une nouvelle méthode d'optimisation du profil d'irrégularité des codes LDPC irrégulière basé sur la quantification du phénomène de l'effet de vague (= ' Wave-Effect') est proposé avec les développements théoriques conduisant à une méthode de calcul efficace. Finalement, en utliisant les aspects adaptatif architecturale, une nouvelle méthodologie pour l'optimisation des ressources architecture pour un algorithme d'adaptation donné, en tenant compte les contraintes temporel de la canal de la transmission en temps réel. , a été proposé.

The main objective of our thesis was to reduce the complexity of the existing adaptive algorithms for multi-carrier systems, both, from a theoretical/algorithmic perspective as well as taking advantage from the adaptive nature of the state-of-the-art under-lying implementation platforms. To reach this main objective, adaptation was performed both from an algorithmic as well as an architectural point of view. From an algorithmic perspective, an insight into the inherent pattern, which exists in the optimal bit-allocation procedure and based upon this pattern the design of a Novel Optimal Discrete Bit Loading algorithm was performed which has a complexity significantly lower than existing algorithms for discrete bit-loading. Then optimizing the parameter of allocated power, theoretical developments for an optimal power-allocation including the Peak-Power Constraint and the design of a novel algorithm for Peak-Power Constrained Optimal Power Allocation was performed which involves a complexity significantly lower than the classical method of Iterative- Water-filling, which is conventionally employed for such constrained power allocations. Then, targeting channel coding, a proposal of the design and optimization of Finite-Length Irregular LDPC Codes, was made based on the Wave-Quantization methodology. Finally, a methodology to tune the hardware resources of a flexible underlying architecture (e. G. FPGA) at run-time based upon the needs of the channel and system is proposed. This results in the use of the link-adaptation algorithms at those ranges of Doppler-frequencies/user-mobility, which are not possible to operate upon, otherwise.