Equalização largamente linear aplicada a supressão de interferências em sistemas SC-FDE

Abstract

Os canais de comunicação dos sistemas sem fio se caracterizam por possuírem multipercursos, que podem provocar severos desvanecimento no sinal transmitido. Soma-se a isso o fato de que, nos sistemas celulares 4G/LTE, o fator de reuso é unitário, o que pode levar a uma forte interferência provocada pelas células vizinhas. Esta interferência, chamada de interferência co-canal (CCI) combinada com a interferência intersímbolica (ISI), são um dos principais fatores limitantes para o desempenho dos sistemas multiusuários. O efeito da interferência pode ser reduzido pelo método adequado de processamento de sinal no lado do receptor. Geralmente, equalizadores de erro médio quadrático mínimo (MMSE) e realimentados por decisão (DFE) são frequentemente usados para suprimir esses efeitos prejudiciais. No caso da transmissão de símbolos de constelação impróprias pode-se ainda explorar o processamento largamente linear para obter um ganho de desempenho no processo de equalização. O principal objetivo desta trabalho é mostrar os benefícios da equalização largamente linear na supressão de interferências em sistemas de transmissão com portadora única com equalização no domínio da frequência (SC-FDE). Para isto é realizada uma análise de desempenho de um equalizador MMSE largamente linear que leva em consideração sinais interferentes no processo de estimação de símbolos. Neste contexto, as expressões de erro quadrático médio (MSE) e a taxa de erro de bit (BER) para os equalizadores estritamente e largamente lineares são derivadas. Por fim, introduzimos um novo equalizador largamente linear realimentado por decisão no formato iterativo (IB-DFE) no mesmo cenário detalhado anteriormente. No método de projeto proposto, assume que as decisões estão corretas após a primeira iteração do equalizador, a fim de reduzir a complexidade do cálculo dos coeficientes do equalizador.

Abstract : The communication channels of wireless systems are characterized by having multi-paths that can cause severe fading in the transmitted signal.This is compounded by the fact that in 4G/LTE cell systems the reuse factor is unitary, which can lead to strong interference from neighboring cells. This interference, called co-channel interference (CCI) combined with intersymbol interference (ISI), is a major limiting factor for the performance of multiuser systems. The interference effect can be reduced by the appropriate signal processing method on the receiver side. Generally, minimum mean square error (MMSE) and decision-feedback (DFE) equalizers are often used to suppress these harmful effects. In the case of transmission of improper constellation symbols one can still explore the widely linear processing to obtain a gain of performance in the equalization process. The main objective of this work is to show the benefits of widely linear equalization in the suppression of interference in single carrier transmission systems with frequency domain equalization (SC-FDE). For this is performed a performance analysis of a widely linear MMSE equalizer that takes into account interfering signals in the symbol estimation process. In this context, the expressions of mean square error (MSE) and bit error rate (BER) for the strictly and widely linear equalizers are derived. Finally, we introduce a new widely linear equalizer feedback by decision iterative format (IB-DFE) in the same scenario detailed above. In the proposed design method, it was assumed that the decisions are correct after the first iteration of the equalizer in order to reduce the complexity.