Faster than Nyquist Point-to-Point Communication

This thesis explores the application of Faster-Than-Nyquist (FTN) signaling in Single Input Single Output (SISO) and Multiple Input Multiple Output (MIMO) systems. The study primarily focuses on minimizing Inter-Symbol Interference (ISI) by varying parameters such as roll-off factors, FTN time stamps, and Signal-to-Noise Ratio (SNR). In the SISO configuration, Zero-Forcing (ZF) and Least Mean Squares (LMS) equalizers were employed to mitigate ISI, with LMS offering superior performance due to its adaptive nature. The research expands into MIMO systems, evaluating the BER and spectral efficiency under both Line-of-Sight (LoS) and Non-Line-of-Sight (NLoS) conditions. The study emphasizes how LMS equalizers adapt more effectively to dynamic channel conditions, especially in MIMO systems, where ISI becomes more prominent. FTN time stamps play a critical role in balancing spectral efficiency and transmission accuracy, with the choice of equalizer impacting system complexity and performance. The results demonstrate that while ZF is computationally efficient, LMS outperforms it in terms of BER, particularly in challenging NLoS conditions. The findings highlight the potential for FTN signaling to improve data rates in MIMO systems while maintaining signal integrity, making it a viable solution for next-generation wireless communication systems.

Questa tesi esplora l'applicazione della modulazione Faster-Than-Nyquist (FTN) in sistemi Single Input Single Output (SISO) e Multiple Input Multiple Output (MIMO). Lo studio si concentra principalmente sulla minimizzazione dell'Inter-Symbol Interference (ISI) variando parametri come i fattori di roll-off, i time stamp FTN e il Signal-to-Noise Ratio (SNR). Nella configurazione SISO, sono stati utilizzati equalizzatori Zero-Forcing (ZF) e Least Mean Squares (LMS) per mitigare l'ISI, con l'LMS che ha dimostrato una performance superiore grazie alla sua natura adattiva. La ricerca si estende ai sistemi MIMO, valutando il Bit Error Rate (BER) e l'efficienza spettrale in condizioni di Line-of-Sight (LoS) e Non-Line-of-Sight (NLoS). Lo studio evidenzia come gli equalizzatori LMS si adattino efficacemente a condizioni di canale dinamiche, soprattutto nei sistemi MIMO, dove l'ISI diventa più prominente. I time stamp FTN giocano un ruolo cruciale nell'equilibrio tra efficienza spettrale e precisione di trasmissione, con la scelta dell'equalizzatore che influisce sulla complessità e sulle prestazioni del sistema. I risultati dimostrano che, sebbene ZF sia efficiente dal punto di vista computazionale, LMS supera quest'ultimo in termini di BER, specialmente in condizioni NLoS più impegnative. Le conclusioni evidenziano il potenziale della modulazione FTN per migliorare i tassi di trasmissione nei sistemi MIMO mantenendo l'integrità del segnale, rendendola una soluzione promettente per i sistemi di comunicazione wireless di nuova generazione.