Optimization in design of precoder and decoder for coordinated access points systems using MMSE criterion in measured channels

Abstract

[ANGLÈS] In this project is implemented an iterative algorithm to determine the linear transmit and receive beamforming filters maximizing the sum-rate of cooperative MIMO system. The channel state information (CSI) of all links is assumed to be known at the transmitters. The algorithm is based on recent papers [5] showing the relation between Weighted Minimum Mean Square Error (WMMSE) and Weighted Sum Rate (WSR) on MIMO Broadcast Channels. This connection allows us to solve the transmit filter with a low complexity algorithm and numerical results shows the algorithm performance is achieved with few iterations. Another contribution of this project is to study the effects when we are working with real measurement data. Real measurement data has been taken in Aalborg (Denmark) and it has tested with the mentioned algorithm. It is shown how real data can be treated with signal processing to test its behavior compared to theoretical channels. Several ways to manipulate real data has been done and the comparison between them for the purpose to realize how it can affect the achievable rate at users. It is concluded and shown that real data cannot achieve the best rate performance due to its imperfections, being the unbalance between branch power ratio the largest detrimental effect.

[CASTELLÀ] En este proyecto se ha implementado un algoritmo iterativo para determinar los filtros beamforming lineales de transmisión y recepción maximizando la suma de la tasa de un sistema MIMO en cooperación. La información de canal (CSI) de todos los links se ha asumido conocida en los transmisores. El algoritmo está basado en estudios recientes [5] que enseñan la relación entre la ponderación del mínimo error cuadrático medio (WMMSE) y la ponderación de la suma de tasas (WSR) en canales MIMO broadcast. Esta conexión nos permite resolver el filtro transmisor con un algoritmo de baja complejidad y los resultados muestran cómo se consigue la optimización en pocas iteraciones. Otra contribución del proyecto es estudiar los efectos cuando estamos trabajando con canales reales. Los canales reales han sido medidos en Aalborg (Dinamarca) y han sido testeados con el mencionado algoritmo. Se muestra cómo los canales reales pueden ser tratados con procesado de la señal para testear su comportamiento en comparación con los canales teóricos. Varias formas de manipular los canales han sido realizadas y la comparación entre ellas con el objetivo de determinar cómo puede afectar a la tasa de los usuarios. Se ha concluido y mostrado que los canales reales no son capaces de llegar al mejor rendimiento de tasa debido a sus imperfecciones, siendo la diferencia entre niveles de potencia de cada rama el factor más grave.

[CATALÀ] En aquest projecte s'ha implementat un algoritme iteratiu per a determinar els filtres beamforming lineals de transmissió i recepció maximitzant la suma de la taxa d'un sistema MIMO en cooperació. La informació de canal (CSI) de tots els links s'ha suposat coneguda a tots els transmissors. L'algoritme està basat en estudis recents [5] on s'ensenya la relació entre la ponderació de l'error mínim quadràtic mitjà (WMMSE) i la ponderació de la suma de taxes (WSR) en Canals MIMO broadcast. Aquesta connexió ens permet resoldre el filtre transmissor amb un algoritme de baixa complexitat i els resultats mostren que s'ha aconseguit l'optimització en poques iteracions. Una altra contribució d'aquest projecte ha sigut l'estudi dels efectes quan estem treballant amb canals reals. Els canals reals han sigut mesurats a la ciutat d'Aalborg (Dinamarca) i han sigut testejats amb el mencionat algoritme. Es mostra com els canals reals poden ser tractats amb un processament del senyal per testejar el seu comportament en comparació amb els canals teòrics. Han sigut realitzades vàries formes de manipular els canals i s'ha fet la comparació entre elles amb l'objectiu de determinar com pot afectar a la taxa dels usuaris. S'ha conclòs i s'ha mostrat com els canals reals no poden aconseguir el millor rendiment de taxa degut a les seves imperfeccions, sent la diferència entre nivells de potència de cada camí el factor més greu.