IB-DFE with interference alignment precoding scheme for MC-CDMA systems

Abstract

To achieve high bit rates, needed to meet the quality of service requirements of future multimedia applications, multi-carrier code division multiple access (MC-CDMA) has been considered as a candidate air-interface. Interference alignment (IA) is a promising technique that allows high capacity gains in interfering channels. On the other hand, iterative block decision feedback equalization (IB-DFE) based receivers can efficiently exploit the inherent space-frequency diversity of the MIMO MC-CDMA systems. In this thesis we proposed an IA precoding at the transmitter with IB-DFE based processing at the receiver for MC-CDMA systems. The IA precoding is applied at chip level instead of the data symbols level, as in the conventional IA based systems. The receiver is designed in two steps: first the equalizers based on zero forcing (ZF) or minimum mean square error (MMSE) are used to remove the aligned users´ interference. Then and after a whitening noise process, an IB-DFE based equalizer is designed to remove both the residual inter-user aligned and inter-carrier interferences. The results have shown that the obtained performance is very close to the one obtained by the optimal matched filter, with few iterations at the receiver side.

Para atingir maiores ritmos de transmissão, as futures aplicações multimédia necessitam de atingir a qualidade de serviço necessária. Para isso, o multi-carrier code division multiple access (MC-CDMA) tem sido apontado como um forte candidato para interface ar dos futuros sistemas celulares. O Interference Alignment (IA) ou alinhamento de interferência é uma técnica promissora que permite ter altos ganhos de capacidade em canais com interferência. Por outro lado, temos receptores baseados no conceito iterative block decision feedback equalization(IB-DFE) que conseguem tirar partido, de uma forma eficiente, da inerente diversidade espaço-frequência dos sistemas MIMO MC-CDMA. Nesta dissertação é implementada uma pré-codificação baseada no conceito de IA considerando três transmissores (ou estações base) juntamente, com um processamento IB-DFE no receptor para sistemas MC-CDMA.A pré-codificação é aplicada ao nível de chip em vez de ser aplicado ao nível dos dados. O receptor é projectado em dois passos: em primeiro lugar equalizadores baseados em ZF ou em MMSE são utilizados para remover a interferência alinhada dos restantes utilizadores. De seguida, e após aplicar um processo de branqueamento do ruído ao sinal à saída do primeiro equalizador, um segundo equalizador baseado em IB-DFE é projectado para remover a interferência inter-utilizador residual e também a interferência residual entre portadoras. Os resultados obtidos mostraram-se satisfatórios na remoção da interferência obtendo-se um desempenho muito próximo do obtido considerando um filtro adaptado.