Pre- and post- FFT blind concurrent equalization algorithm applied in OFDM systmes

Resumo: Esta tese propõe o emprego da equalização concorrente, pós- e pré-FFT, em sistemas OFDM. O objetivo é minimizar o uso das subportadoras pilotos e do prefixo cíclico sem que ocorra prejuízo no desempenho do sistema OFDM. A meta com esta iniciativa é aumentar a vazão dos dados e a área de cobertura de transmissão, quando comparado ao sistema convencional de estimação do canal assistido por pilotos e prefixo cíclico suficiente para evitar a interferência entre os símbolos. Duas propostas empregando a equalização concorrente são abordadas. A primeira proposta aplica o conceito da equalização concorrente a um banco de equalizadores no domínio da frequência, denominado de pós-FFT. O algoritmo proposto pode ser considerado semi-cego, porque utiliza a informação das subportadoras pilotos na inicialização, mantendo-se cego durante sua operação. Para suportar a equalização concorrente, o sistema deve prover pilotos apenas no primeiro símbolo de um super quadro, de modo a permitir que o algoritmo se inicialize quando o receptor for ligado ou quando a equalização for perdida. Nos demais símbolos do super quadro as subportadoras pilotos são destinadas ao transporte de informação visando o aumento da vazão do sistema. A outra proposta, realizada no domínio temporal e denominada de pré-FFT, é responsável pela mitigação da interferência entre os símbolos. A vantagem de realizar a equalização pré-FFT é melhorar o desempenho do sistema OFDM quando o espalhamento do canal é maior que o prefixo cíclico. O objetivo é empregar um algoritmo de adaptação para os coeficientes do equalizador pré-FFT, que retropropague o gradiente estocástico do erro medido na frequência para o tempo. Essa estratégia possibilita empregar informações previamente conhecidas sobre a constelação do sinal nas subportadoras, para se minimizar funções de custo associada aos parâmetros do equalizador. Além disso, é proposto um esquema para que os algoritmos CMA e SDD atuem de modo concorrente no processo de equalização.Abstract: This thesis proposes the use of concurrent post- and pre-FFT equalization in OFDM systems. The objective is to improve the OFDM system design by increasing data throughput without performance loss, when compared with pilot based conventional channel estimation techniques and sufficient cyclic prefix system. Two approaches of concurrent equalization are studied. The first exploits the concurrent equalization concept to develop an efficient post-FFT equalizer bank. The algorithm can be considered semi-blind because it uses channel information, obtained from pilot subcarriers, to initialize and to supervise the equalizer bank when pilots are presented, otherwise remaining blind during the equalization process. To support such concurrent equalization, the system should provide pilot subcarriers only in the first symbol of each OFDM super-frame, al-lowing algorithm initialization when the receiver is turned on. In the remaining super-frame symbols, pilot subcarriers can be suppressed to increase the overall system throughput. The second approach proposes a concurrent pre-FFT algorithm to be used with time domain equalizers. This strategy has the capability to mitigate the inter symbol interference and to minimize the cyclic prefix. The objective is to realize this task using an LMS-like algorithm to adapt the pre-FFT equalizer coefficients. The stochastic gradient based on the error signal for each subcarrier in the frequency domain is back-propagated to adapt the filter coefficients in the time domain. This strategy allows the use of a priori information about the subcarrier signal constellation to minimize cost functions such as the CMA and SDD. Moreover, we propose a scheme to use CMA- and SDD-like algorithms in a concurrent mode