Técnicas ciegas de estimación y separación de señales para sistemas multiportadora

Resumen

Esta tesis doctoral aborda dos problemas de gran interés en los sistemas de comunicaciones: la estimación de parámetros del sistema y la separación de señales, Ambos problemas son resueltos utilizando técnicas ciegas que no necesitan disponer de información sobre el canal de transmisión ni utilizar secuencias de entrenamiento (símbolos pilotos). La presente tesis se centra en los sistemas multiportadora, los cuales permiten combatir, de manera muy eficiente, la propagación multitrayecto. En primer lugar se proponen dos técnicas subespaciales de estimación para sistemas MC-CDMA, cuya principal limitación es la aparición de la interferencia de acceso múltiple consecuencia de la perturbación en los códigos producida por la distorsión lineal introducida por el canal. La primera técnica realiza una estimación del código recibido perteneciente al usuario deseado, con el objeto de mejorar la relación señal a interferencia ruido a la salida del receptor. Esta aproximación se obtiene por medio de la proyección del código teórico del usuario deseado transmitido sobre el subespacio de señal. La segunda técnica permite estimar el canal utilizando la propiedad de ortogonalidad entre los códigos de usuario recibidos y el subespacio del ruido. Se demostrará que el rendimiento de esta aproximación está limitada de forma muy importante por el número de usuarios simultáneos presentes en el sistema. Con el objeto de superar esta limitación, se propondrá utilizar códigos de usuario que se extiendan sobre varios de los símbolos transmitidos (códigos largos). Para ilustrar el efecto producido por el hecho de considerar códigos largos se calculará el límite de Cramer-Rao de la estimación del canal para cualquier longitud de código. Finalmente, se derivará un nuevo algoritmo de estimación de canal específicamente orientado a códigos largos y, se obtendrá una expresión analítica para el error cuadrático medio de la estimación de canal. En segundo lugar, se ha abordado el problema de la separación ciega de mezclas convolutivas. Este modelo se adecua a aplicaciones de comunicaciones digitales donde varias antenas reciben las señales transmitidas (fuentes) a través de canales radio que sufren de propagación multitrayecto. Para resolver este problema, se transformará la mezcla convolutiva en varias mezclas instantáneas en el dominio de la frecuencia, las cuales pueden ser invertidas usando un algoritmo para mezclas instantáneas. Sin embargo, la aplicación directa de este tipo de algoritmos resulta insuficiente para realizar la separación de las mezclas convolutivas debido a que la reconstrucción de la señal necesita resolver las indeterminaciones inherentes al problema de mezcla instantánea: cambio de orden y ganancia de las señales recuperadas. Se propondrá un nuevo sistema separador que no sufre las indeterminaciones de orden y de ganancia . En primer lugar, se demostrará que cuando se transmiten señales temporalmente blancas a ráfagas con tiempos de guarda entre ellas, existe una dependencia estadística entre las fuentes en diferentes frecuencias y, por tanto, las fuentes recuperadas en el dominio de la frecuencia en cada valor pueden ser usadas como referencia para recuperar las fuentes en otras frecuencias. De este modo, todas las fuentes en el dominio de la frecuencia son extraídas con el mismo orden y ganancia, y las fuentes se pueden recuperar usando una IDFT. Realmente, el sistema propuesto consta de dos diferentes estrategias que hemos llamado: sistema FD-BSS en paralelo y sistema FD-BSS en cascada. La diferencia entre ambas estrategias estriba en la señal que se utiliza como referencia para la extracción en cada frecuencia. Por otra parte, en la presente tesis se realizará un estudio que muestra la viabilidad de utilizar estas estrategias en sistemas OFDM.