Search

This paper deals with the Peak to Average Power Ratio (PAPR) drawback appeared in Filter-Bank Multi-Carriers with Offset-QAM (FBMC-OQAM) which is the candidate waveform in 5G wireless communication systems. A post-Inverse Discrete Fourier Transform (IDFT) Discrete Sliding Norm Transform (DSNT) is proposed based on L2-metric and the norm of five samples at each sliding operation. The overlapping structure of FBMC-OQAM is considered in the proposed L2-by-5 DSNT formulation. It can significantly reduce the PAPR in FBMC-OQAM systems, which ensures a linear amplification at the High Power Amplifier (HPA) and avoids signal distortion. The main advantages of this technique are its lower computational complexity compared to the known techniques, and the fact that it does not require any Side Information (SI) at the receiver. Simulation results show that the L2-by-5 DSNT technique can achieve an improvement of 40% in PAPR reduction at CCDF = 10–3 compared to the original FBMC-OQAM system.

International audience; Filterbank multicarrier based on offset-quadrature amplitude modulation (FBMC/OQAM) is a promising candidate for optical fiber communication systems, thanks to its better time/frequency confinement compared to other multicarrier modulations. Among linear impairments, the compensation of fiber-induced chromatic dispersion (CD) and laser-induced phase noise (PN) in FBMC/OQAM systems induces a compromise in terms of the number of used subcarriers. Considering a fixed dedicated signal bandwidth, the number of subcarriers is expected to be large enough to allow a better frequency-domain CD compensation. On the other hand, it should be sufficiently small in order for the compensation of common phase error inherent to the PN to work properly. In this paper, we experimentally demonstrate the trade-off between CD and PN compensation that we previously highlighted by simulations. More specifically, considering a 20-GHz FBMC/4−OQAM modulation and an aggregated laser linewidth of about 200 kHz, we show that the maximum transmission distance reaches 3100 km with nearly 512 active subcarriers and 3-tap equalizers, when a maximum 1-dB optical signal-to-noise ratio (OSNR) penalty at a bit-error-rate (BER) of 3.8×10-3 can be tolerated. Moreover, we propose and validate a frame structure and an integrated synchronization/channel equalization architecture to implement a standalone demodulation system.

Nyquist wavelength-division-multiplexing (NWDM) systems based on offset quadrature amplitude modulation (OQAM) have been considered as interesting candidates to achieve a better spectral efficiency. However, such systems are very sensitive to laser phase noise that causes the loss of OQAM orthogonality. In this letter, we investigate carrier phase recovery using a modified extended Kalman filter (M-EKF) in OQAM-based NWDM systems. The proposed method can achieve an optical signal-to-noise ratio (OSNR) penalty lower than that of the state-of-the-art modified blind phase search (M-BPS) algorithm. More specifically, for a $10^{-5}$ normalized laser linewidth, the M-EKF method exhibits 0.8- and 1.7-dB OSNR penalties (at a bit error rate of $3.8\times 10^{-3}$ ) lower than the M-BPS method for 16- and 64-OQAM modulations, respectively. Furthermore, compared with the M-BPS method, our proposed method is of lower complexity. The required total number of multiplications and additions of the M-EKF method is reduced by about 3.3 and 6.7 times compared with that of M-BPS for 16- and 64-OQAM modulations, respectively, confirming the effectiveness of the proposed method.

International audience; In this paper, we propose an implementation method for Orthogonal Frequency Division Multiplexing Offset Quadrature Amplitude Modulation (OFDM/OQAM) with Faster- Than-Nyquist (FTN) signaling. The proposed scheme can bring several advantages: 1) it approaches the theoretical rate gain of FTN signaling; 2) it can flexibly switch between Nyquist and FTN modes; 3) it does not cause complexity increase for the modem components while switching from Nyquist to FTN mode, and vice versa. In addition, we also present an iterative detector method which can support high constellation order transmission. With the simulations, we intend to show the FTN limits, up to a rate increase by a factor of 2, that the proposed transceiver can reach with various pulse shapes.

587 σ., Τα Γνωστικά Ραδιοσυστήματα είναι μια νέα τεχνολογία κινητών και ασύρματων επικοινωνιών που διαθέτει την ικανότητα να προσαρμόζει αυτόματα και δυναμικά τις παραμέτρους εκπομπής και λήψης με κύριο στόχο την αποδοτική χρησιμοποίηση των ραδιοπόρων με την ταυτόχρονη παροχή αξιόπιστων και ταχύτατων υπηρεσιών. Η ικανότητα προσαρμογής της χρησιμοποιούμενης κυματομορφής σε ένα ετερογενές ραδιοτηλεπικοινωνιακό περιβάλλον με την ταυτόχρονη ανάγκη για συνύπαρξη με συμβατικά ραδιοσυστήματα, άνοιξε ένα ευρύ πεδίο ερευνητικών προκλήσεων και δυνατοτήτων. Η παρούσα διατριβή αντιμετωπίζει μια ποικιλία θεμάτων σχετικά με την προσαρμοστική σχεδίαση κυματομορφών και την ανάπτυξη αλγορίθμων ανάλυσης σήματος στους δέκτες. Το επίκεντρο του ενδιαφέροντος δόθηκε σε θέματα επεξεργασίας σήματος του επαναπροσαρμόσιμου φυσικού στρώματος, αλλά η ερευνητική προσπάθεια έφτασε και στο υπόστρωμα Ελέγχου Πρόσβασης στο Μέσο (MAC). Πρώτα γίνεται μια εισαγωγή σε έννοιες, ορισμούς και αρχές των Γνωστικών Ραδιοσυστημάτων και του πλήρως προγραμματισμού υλικού υποβάθρου τους, του Software Defined Radio (SDR). Οι αρχές ψηφιακής επεξεργασίας πολλαπλών ρυθμών και η θεωρία των συγκροτημάτων φίλτρων μελετήθηκαν ως μέσο ανάπτυξης υπολογιστικά αποδοτικών, πραγματικού χρόνου αλγορίθμων. Από τη στιγμή που η διαμόρφωση OFDM είναι η πιο δημοφιλής επιλογή για τον ρόλο της κυματομορφής σε ένα Γνωστικό ραδιοδίκτυο, πραγματοποιήθηκε εκτεταμένη ανάλυση των χαρακτηριστικών, αδυναμιών και περιορισμών στα πλαίσια λειτουργίας των Γνωστικών Ραδιοσυστημάτων. Για να ξεπεραστεί το μειονέκτημα της OFDM που αφορά τους υψηλούς πλευρικούς λοβούς , μια νέα κυματομορφή Παραθυρικής OFDM με μετατόπιση σχεδιάστηκε ως δημιουργική ανάμιξη των χαρακτηριστικών της OFDM, OFDM-OQAM και των διαδικασιών μορφοποίησης σημάτων. Σε επόμενο βήμα ορίστηκαν διαδικασίες απόφασης για φασματική ανίχνευση με χρήση συγκροτημάτων φίλτρων και παρουσιάστηκαν υλοποιήσιμοι και πρακτικοί αλγόριθμοι. Στη συνέχεια εισήχθη η έννοια της Φασματικής Ανίχνευσης Τριών Καταστάσεων έτσι ώστε να δοθεί η δυνατότητα στο τερματικό να αναγνωρίσει και να κατατάξει τα εισερχόμενα σήματα ως Γνωστικά ή Πρωτεύοντα. Ο συνδυασμός των συμπερασμάτων και αποτελεσμάτων των προηγούμενων εργασιών οδήγησε στον σχεδιασμό μιας Αρχιτεκτονικής OFDM δέκτη με χρήση συγκροτήματος φίλτρων, ο οποίος και προστατεύει το Γνωστικό Ραδιοσύστημα από καταστροφικές παρεμβολές. Παράλληλα προσφέρει τη δυνατότητα ανάπτυξης νέων αλγορίθμων. Έτσι αναπτύχθηκε μια νέα μέθοδος χρονικού και συχνοτικού συγχρονισμού για τις μη-συνεχόμενες OFDM κυματομορφές που δέχονται ισχυρές παρεμβολές. Η έρευνα ολοκληρώθηκε στο επίπεδο MAC όπου πραγματοποιήθηκε τροποποίηση της Λειτουργίας Κατανεμημένου Ελέγχου (iDCF) έτσι ώστε να προσαρμοστεί η χρήση της στις ιδιαιτερότητες της λειτουργίας Δυναμικής Χρήσης Φάσματος. Κατά τη διάρκεια της ερευνητικής προσπάθειας αντιμετωπίστηκαν και κάποια άλλα θέματα όπως η Αυτόματη Αναγνώριση Τύπου (και τάξης) διαμόρφωσης και ο χαρακτηρισμός και μοντελοποίηση του ραδιοδιαύλου., Cognitive Radio is a new mobile and wireless communication system that has the ability to automatically and dynamically adapt the transmission and reception parameters with main objective the efficient utilization of radio resources while providing high speed and reliable services. The capacity to adjust the used waveform in a heterogeneous radio environment and the need for harmonic coexistence with conventional radio systems opens a wide range of research challenges and capabilities. This doctoral thesis deals with a variety of issues in Cognitive Radio adaptive waveform design and receiver algorithms for signal analysis. While focusing mainly on the signal processing aspects of the reconfigurable physical layer that opportunistically uses the spectrum, the research effort reaches the Medium Access Control sublayer. First an introduction to concepts, principles and definitions of Cognitive Radio and its fully reconfigurable hardware, the Software Defined Radio, is made. Multirate signal processing and filter bank theory were studied as a means to develop computationally efficient, real-time analysis algorithms. Since OFDM modulation is the most popular choice for the Cognitive Radio waveform an extensive study of features, weaknesses and limitations in the Cognitive Radio framework was made. In order to overcome the OFDM drawback of the interfering sidelobes, a new Offset Windowed OFDM (OW-OFDM) waveform was designed as a creative mix of features from OFDM, OFDM-OQAM and signal shaping functions. In a next step, the decision procedure for filterbank-based sensing was defined and practical algorithms were developed. The concept of Three State Sensing that gives the ability to the transceiver to recognize and classify the incoming signals as Cognitive or Primary waveforms was introduced and two methods of implementation were proposed by exploiting OFDM waveform characteristics. The combination of conclusions and results led to the design of a filter-bank based OFDM receiver architecture that protects the Cognitive Radio waveform from destructive interference, while giving the ability to develop new algorithms. Therefore, a new time and frequency synchronization scheme for non-contiguous OFDM waveforms under heavy interference was designed and evaluated through simulation. The research activities were concluded in the MAC layer where the Distributed Control Function was modified in order to match the specific features of the Spectrum Pooling environment. During the research effort, some other issues were addressed such as automatic modulation recognition algorithm (with wavelet transform) and radio channel characterization and modeling, Κωνσταντίνος Ν. Μαλιάτσος