Solutions MIMO pour le standard IEEE802.16e Doctorante: Patricia ARMANDO 4/16/2017 Patricia ARMANDO, Journées doctoriales du département Signal & Communications

Sommaire Présentation du standard IEEE802.16 Techniques OFDM et MIMO Evolution du standard IEEE802.16 Techniques OFDM et MIMO Applications au standard IEEE802.16e Performances Conclusions et perspectives

Standard IEEE802.16 (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

Domaine d’utilisation Standard IEEE802.16 Evolution Norme Débit max Mbps Fréquence GHz Portée Km Domaine d’utilisation 802.16-2001 75 LOS : 10-66 5 fixe 802.16ab NLOS : 2-11 802.16-2004 802.16e mobile

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.

Technique Multi-porteuses (OFDM) Multi-trajets Pas Interférence Entre Symbole (IES) sur chaque sous-porteuse

Technique Multi-porteuses (OFDM) P sous-porteuses Temps symbole OFDM = P Temps symboles de la modulation Fréquence Temps Puissance

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

Systèmes MIMO avec codage espace-temps (STBC) Codage Espace-Temps d’Alamouti (STBC) Codage Espace-Temps par Bloc d’Alamouti orthogonaux en fréquence (STBCB) Temps Antenne Canal invariant sur deux durées symbole Temps Antenne

Insertion du Préfixe Cyclique (PC) v xk(n) xk+1(n) sk(n) sk+1(n) T-1 2T-1 2T+v-1 T+v-1 Convolution circulaire temporelle Produit scalaire en fréquence Pas d’IES sur chaque sous-porteuse Longueur de v supérieure ou égale à l’ordre d’IES

Standard IEEE802.16e Mono-Porteuse (SC: Single carrier) Multi-Porteuses (OFDM) Source Binaire Codeur convolutif Π CBS Canal bruit Données Binaires Décodeur LOG-MAP Détecteur MAP Π-1 CSB Source Binaire Codeur convolutif Π CBS IFFT PC Canal bruit Données Binaires Décodeur LOG-MAP Détecteur MAP Π-1 CSB FFT PC-1 CBS: convertisseur Bit/Symbole, CSB: convertisseur Symbole/Bit

SC-MIMO Codeur Convolutif Π STBCB CBS Canal 1 Canal 2 bruit PC CSB Source Binaire Égalisation Fréquentielle Π-1 Décodeur Log-MAP Données Binaires PC-1 IFFT FFT CBS: convertisseur Bit/Symbole, CSB: convertisseur Symbole/Bit

OFDM-MIMO Codeur Convolutif Π STBCB OFDM IFFT CBS FFT Canal 1 Canal 2 bruit PC PC-1 CSB Source Binaire Égalisation Fréquentielle Π-1 Décodeur Log-MAP Données Binaires CBS: convertisseur Bit/Symbole, CSB: convertisseur Symbole/Bit

Performances Paramètres de simulation: MDP-4 CC(13,15), Rc=1/2 Π=512 STBCB Alamouti R=1/2 Tx =2 Rx=1 h1=[(2-0,4j) (1,5+1,8j) 1 (1,2-1,3j) (0,8+1,6j)] h2=[1 1 1]

Conclusions La multi-porteuses permet d’éliminer l’Interférence Entre Symbole sur chaque sous-porteuse. 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 Études des techniques de turbo-égalisation. Étude du diagramme EXIT pour la convergence des techniques de turbo-égalisation. Recherche de code pour l’introduction d’IES dans le cas de l’OFDM. Influence de la synchronisation et de l’estimation de canal sur les performances.