Systèmes MIMO OSTBCB pour le standard IEEE Doctorante: Patricia ARMANDO

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1 Systèmes MIMO OSTBCB pour le standard IEEE Doctorante: Patricia ARMANDO 04/11/08

2 Sommaire Présentation du standard IEEE Option MIMO Présentation du code OSTBCB Modulations : OFDM SC Détection des codes OSTBCB Égalisation et turbo égalisation MMSE Annuleur d interference Resultats Estimation du canal Conclusions page 2

3 Standard IEEE (2001) MAN ( Metropolitan Areas Network ) Interface air pour des systèmes d accès radio large bande 10 à 66 GHz (LOS) 2 à 11 GHZ (NLOS) Mono porteuse ou SC (Single carrier) Multi porteuses ou OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) LOS: Line of Sight; NLOS: Non Line Of Sight page 3

4 Standard IEEE802.16e Spécification des couches physiques et MAC pour des terminaux fixe et mobile en bandes régulées. Permet la mobilité des terminaux pour des vitesses atteignant 120 km/h. WiMax commercialisé Bande de fréquences située entre 2 à 6 GHz. Débit jusqu à 30 Mb/s. Couverture de 3,5 Km. page 4

5 Wimax vs WiFi (http://www.journaldunet.com/solutions/0501/050118_wimax_versus_wifi.shtml) Caractéristiques Wimax WiFi Définition World Interoperability for Microwave Access Wireless Fidelity Appellation norme IEEE Portée 50 Km 300 mètres Bandes de fréquence Entre 2 et 11 Ghz 2,4 à 5 Ghz Débits 70 Mbits/s 54 Mbits/s Interférences avec d'autres ondes Non, car la bande de fréquence est radios allouée aux opérateurs Soutien des industriels page 5 Intel, Samsung, France Telecom, Fujitsu, Cisco, Siemens... Possible car libre d'accès IBM, Intel, Dell, Microsoft, Samsung, Toshiba, Nokia, HP, Sony...

6 Technique: MIMO (Multiple Input Multiple Output) MIMO (Optionnel de le standard IEEE802.16e) Multiplexage spatial (Augmenter le débit utile de la transmission) (Augmenter la diversité Code Espace Temps du canal de transmission, la robustesse du récepteur) Émetteur MIMO page 6 Récepteur MIMO

7 Systèmes MIMO avec codage espace temps (OSTBC) Codage Espace Temps d Alamouti (OSTBC) Temps Antenne [kts,(k + 1)Ts [ [(k + 1)Ts,(k + 2)Ts [ Tx 1 Tx 2 sk sk +1 - sk*+1 sk* Canal invariant sur deux durées symbole Codage Espace Temps par Bloc d Alamouti orthogonaux en fréquence (OSTBCB) Antenne Temps Tx 1 Tx 2 [kt, (k + 1)T [ [(k + 1)T, (k + 2)T [ page 7

8 Construction du OSTBCB Traitement Changement à effectuer: Retournement temporel : K 1 page K 1

9 Orthogonal space time block code per block (OSTBCB) OSTBCB : Domaine temporel : Domaine fréquentiel : Orthogonalité dans le domaine fréquentiel : page 9

10 Modulation : OFDM page 10 K sous porteuses Temps symbole OFDM = K Temps symbole de la modulation Pas d Interférence Entre Symbole (IES) sur chaque sous porteuse SFBC : space frequency block code

11 OFDM et SC Émetteur OFDM Émetteur SC page 11

12 Réception Récepteur OFDM Récepteur SC CSB: convertiseur symbole/bit CBS: convertiseur Symbole/bit : entrelaceur / desentrelaceur page 12

13 Detection dans le domaine fréquentiel où, BABG page 13

14 Turbo égalisation fréquentielle MMSE AI Coefficients des filtres page 14

15 Simulation (émetteur) Le code correcteur d erreur: Code Convolutif (13,15), Rendement ½ Entrelaceur : pseudo aléatoire de longueur 1024 Mapping : MDP 4 Codes OSTBCB : Alamouti [S. M. Alamouti, A simple transmit diversity technique for H4 [ V. Tarokh, H. Jafarkhami and A. R. Calderbank, Space time wireless communications, IEEE J. Select. Commun., vol. 16, No. 8, Oct. 1998, pp ] codes for high data rate wireless communication: performance criterion and code construction, IEEE Trans. on Inf. Theory, March 1998, pp ] La puissance totale moyenne émise est unitaire. page 15

16 Simulation (canal et récepteur) Canal : Sélectif en fréquence 5 trajets i.i.d. de puissance moyenne constante (L=5) entre chaque couple émetteur/récepteur Les coefficients de canal sont considérés décorrélés et constants sur la durée du code OSTBCB. Récepteur : Le canal est considéré connu et la synchronisation parfaite 5 itérations du turbo égaliseur. Décodeur BCJR. page 16

17 Performance du turbo égaliseur fréquentiel page 17

18 Estimation de canal : séquences pilote Séquences pilote: Chu Frank Zadoff avec page 18 U Séquence 0 8 Chu 16 Frank Zadoff 32 Chu 64 Frank Zadoff 128 Chu 256 Frank Zadoff 516 Chu

19 Estimation de canal (algorithme) page 19 Observation : Critère : Estimation :

20 Estimation de canal (simulations) Canal: EQ 5 STBC par bloc de R=1/2 MDP 4 Amélioration de l estimation : page 20

21 Résultats avec estimation du canal initiale page 21

22 Résultats avec estimation de canal itérative page 22

23 Conclusion Un nouveau turbo égaliseur fréquentiel adapté au OSTBCB. Le turbo égaliseur peut être appliqué à n importe quelle configuration de nombre d antennes à l émetteur et au récepteur. Les simulations ont montré l efficacité du récepteur sur des canaux sélectifs en fréquence. Le système MIMO augmente la diversité du canal de transmission ce qui se répercute sur les performances. Diversité : La performance de la multi porteuses est équivalente a celle d une mono porteuse sur un système SISO sans IES. L égaliseur en mono porteuse utilise l information contenue dans l IES. Le système MIMO augmente la diversité du canal de transmission ce qui se répercute sur les performances des deux techniques de transmission utilisées. Perspectives : Optimiser l estimation du canal. page 23

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