Impact of channel models in MIMO OFDM for LTE
Translated title
Kanalmodellers påvirkning af MIMO OFDM i LTE
Author
Jessen, Troels
Term
10. term
Publication year
2012
Submitted on
2012-05-31
Pages
71
Abstract
Afhandlingen undersøger modtageralgoritmer til OFDM, den multibærer-teknik der bruges i mange moderne trådløse systemer. Vi analyserer enkeltantenne (SISO), enkelt-indgang/flere-udgang (SIMO) og flereantenne (MIMO) opstillinger med fokus på to MIMO-strategier: rumlig multipleksing (SMUX), som sender forskellige datastrømme parallelt, og rum-tid blok-kodning (STBC), som sender nøje tilrettelagt redundans for højere pålidelighed. Tilgangene sammenlignes via simulering af bitfejlsrate (BER) i en ukorreleret Rayleigh-fadingskanal. Systemet udvides derefter med Turbo-kodning og LTE-kompatibel ratetilpasning, hvilket giver en gennemløb på 11,2 bit/s/Hz i en i.i.d. 2x2 Rayleigh-fadingskanal. For at udnytte Turbo-koderne fuldt ud udvikler vi en blød beslutnings-demodulator til M-PSK og M-QAM, som leverer pålidelighedsinformation sammen med symbolbeslutninger. Til sidst ser vi på mere realistiske kanaler med rumlig korrelation. Vi udvikler en geometrisk baseret kanalmodel ud fra fysiske forhold og statistik, vurderer den ved hjælp af Demmel-betingelsestallet (et mål for hvor velkonditioneret MIMO-kanalmatrixen er), og sammenligner den med WINNER II-kanalmodellen. Resultaterne viser, at flere antenner giver markante gevinster i gennemløb: STBC giver ekstra diversitet ved lavt signal-støj-forhold, mens SMUX er bedst ved højt SNR.
This thesis investigates receiver algorithms for OFDM, the multicarrier technique used in many modern wireless systems. We study single-antenna (SISO), single-input/multiple-output (SIMO), and multi-antenna (MIMO) designs, focusing on two MIMO strategies: spatial multiplexing (SMUX), which sends different data streams in parallel, and space-time block coding (STBC), which sends carefully arranged redundancy for reliability. We compare these approaches using simulations of bit error rate (BER) in an uncorrelated Rayleigh fading channel. We then extend the system with Turbo coding and LTE-compliant rate matching, reaching a throughput of 11.2 bits/s/Hz in an i.i.d. 2x2 Rayleigh fading channel. To fully exploit Turbo codes, we develop a soft-decision demodulator for M-PSK and M-QAM modulation, which outputs reliability information alongside symbol decisions. Finally, we move beyond idealized channels to models with spatial correlation. We build a geometry-based channel model from physical layouts and statistics, evaluate it using the Demmel condition number (which indicates how well-conditioned the MIMO channel matrix is), and compare it to the WINNER II channel model. Overall, the results show that additional antennas provide significant throughput gains: STBC offers extra diversity at low signal-to-noise ratios, while SMUX is superior at high SNRs.
[This abstract was generated with the help of AI]
Documents