This thesis deals with channel estimation and equalization in frequency-selective Multiple Input-Multiple Output (MIMO) channels with 1-bit quantization at the receiver. Most current literature on quantized MIMO focuses on flat-fading channels, which motivates the topic for this thesis. The study intends to be as generic as possible, and therefore assumes no special structure of the channel. Furthermore, no joint processing or Channel State Information (CSI) is assumed at the transmitter, making the results valid also for multiple-access MIMO channels. Three different communication schemes are explored: Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), single-carrier with cyclic prefix (SC), and single carrier without cyclic prefix (NCP). Equivalent problem models are derived for the all the settings. A Cramér-Rao Lower Bound (CRLB) is derived for the estimation problem, as well as for the joint estimation of channel and data. The existing nonlinear algorithms Expectation Maximization (EM) and Generalized Approximate Message Passing (GAMP), as well as a linear estimator based on the Bussgang theorem, are adapted to the problems of estimation an detection. An optimal A-Posteriori Probability (APP) Soft Input-Soft Output (SISO) equalizer is designed, which has high complexity but is good as a performance benchmark. A turbo approach for Joint Channel and Data Estimation (JCD) is also explored. Through simulations, all the methods and settings are compared. The advantage of SC over OFDM is shown. NCP turns out to be the best option at low SNR, but saturates early at higher SNR. The nonlinear algorithms exhibit better performance than the linear ones at the cost of higher computational complexity. An analysis of the required number of pilots for channel estimation is carried out. Higher order modulations are also explored, and PSK is compared to QAM for modulation orders of 8 and 16. The JCD scheme is shown to considerably improve the results for both estimation and detection.     «

This thesis deals with channel estimation and equalization in frequency-selective Multiple Input-Multiple Output (MIMO) channels with 1-bit quantization at the receiver. Most current literature on quantized MIMO focuses on flat-fading channels, which motivates the topic for this thesis. The study intends to be as generic as possible, and therefore assumes no special structure of the channel. Furthermore, no joint processing or Channel State Information (CSI) is assumed at the transmitter, making...     »

Diese Arbeit befasst sich mit der Kanalschätzung und Entzerrung in frequenzselektiven Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO)-Kanälen mit 1-Bit-Quantisierung am Empfänger. Die aktuelle Literatur über quantisiertes MIMO konzentriert sich meistens auf Flat-Fading-Kanäle, was das Thema dieser Arbeit motiviert. Die theoretische Analyse in dieser Arbeit ist so generisch wie möglich und geht von keiner speziellen Struktur des Kanals aus. Darüber hinaus wird keine gemeinsame Verarbeitung oder Channel State Information (CSI) am Sender angenommen, so dass die Ergebnisse auch für MIMO-Kanäle mit Mehrfachzugriff gültig sind. Drei verschiedene Kommunikationssysteme werden untersucht: Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), Einzelträger mit zyklischem Präfix (SC) und Einzelträger ohne zyklisches Präfix (NCP). Für alle Systeme werden ähnliche Problemmodelle hergeleitet. Eine Cramér-Rao-Schranke (CRLB) wird sowohl für das Kanalschätzungsproblem als auch für die gemeinsame Schätzung von Kanal und Daten hergeleitet. Die bekannten nichtlinearen Algorithmen Expectation Maximization (EM) und Generalized Approximate Message Passing (GAMP) sowie ein linearer Schätzer, der auf dem Bussgang-Theorem basiert, werden an die Probleme der Kanalschätzung und Datenempfang angepasst. Ein optimaler A-Posteriori Probability (APP) Soft Input-Soft Output (SISO)-Entzerrer wird entworfen, der zwar eine hohe Komplexität aufweist, aber als Leistungsmaßstab gut geeignet ist. Ein Turbo-Ansatz für die gemeinsame Kanal- und Datenschätzung (JCD) wird ebenfalls untersucht. Durch Simulationen werden alle Methoden und Systeme verglichen. Es zeigt sich der Vorteil von Einzelträgersysteme über OFDM. NCP erweist sich bei niedrigem SNR als die beste Option, gerät aber bei höherem SNR früh in Sättigung. Die nichtlinearen Algorithmen zeigen eine bessere Leistung als die linearen, allerdings auf Kosten einer höheren Rechenkomplexität. Es wird eine Analyse der erforderlichen Anzahl von Piloten für die Kanalschätzung durchgeführt. Es werden auch Modulationen höherer Ordnung untersucht, und PSK wird mit QAM für Modulationsordnungen von 8 und 16 verglichen. Es wird gezeigt, dass das JCD-Schema die Ergebnisse sowohl für die Kanalschätzung als auch für den Datenempfang deutlich verbessert.     «

Diese Arbeit befasst sich mit der Kanalschätzung und Entzerrung in frequenzselektiven Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO)-Kanälen mit 1-Bit-Quantisierung am Empfänger. Die aktuelle Literatur über quantisiertes MIMO konzentriert sich meistens auf Flat-Fading-Kanäle, was das Thema dieser Arbeit motiviert. Die theoretische Analyse in dieser Arbeit ist so generisch wie möglich und geht von keiner speziellen Struktur des Kanals aus. Darüber hinaus wird keine gemeinsame Verarbeitung oder Channel Sta...     »