Detection techniques for the uplink of LTE

Abstract

Nos dias de hoje a internet móvel está em rápida expansão devido aos smart- phones e outros dispositivos móveis. Cada vez mais o acesso á Internet á feito por ligações sem fios, permitindo que os utilizadores se liguem á Internet em qualquer lugar. Devido ao aumento do número de utilizadores e de serviços e por consequente o aumento de largura de banda, é necessário implementar novas arquitecturas que consigam acomodar essas taxas de transmissão e que também sejam rentáveis para as operadoras de telecomunicações. O LTE é assim uma das tecnologias promissoras para o aumento de tráfego verificado nestes últimos anos nas redes celulares. Por detrás da tecnologia LTE estão sistemas de acesso múltiplo que usam múltiplas portadoras ortogonais baseadas no OFDM, sendo o OFDMA usado para o downlink e o SC-FDMA para o uplink. Outro conceito usado pelo LTE são os sistemas MIMO que aumentam a eficiência espectral e a taxa de transmissão de dados. Esta dissertação tem por base a camada física do LTE (camada 1 do modelo OSI), nomeadamente a comunicação de dados no sentido ascendente baseada na técnica de acesso múltiplo SC-FDMA. Foi implementada numa plataforma de simulação um receptor com um equalizador no domínio da frequência iterativo, onde foram usadas várias configurações MIMO com o meio partilhado por vários utilizadores. Os resultados obtidos permitem comparar a eficácia deste tipo de equalizadores versus os equalizadores lineares como o ZF e MMSE tanto na eliminação das interferências como na atenuação do efeito near-far. Os resultados obtidos mostraram-se bastante satisfatórios conseguindo-se remover grande parte dos efeitos da interferências entre símbolos e/ou de múltiplo acesso obtendo-se um desempenho muito próximo do obtido considerando um filtro adaptado. Para além disso a diferença de potência entre os utilizadores não afectou o desempenho do equalizador.

Nowadays, the mobile web is in an accelerated expansion brought by the introduction of smartphones and other mobile devices. Access to the Internet by wireless networks is more and more used because it allows the users to connect to the Internet anywhere. Thus, with the increase of the number of users and services whose by consequence increase the used bandwidth, there is the need to implement new architectures to cope with the demanded transmission rates while being rentable for mobile network carriers. LTE is one of the most relevant technologies to the observed increase of traffic in the last years in cellular networks. Behind this technology, multiple access systems which use multiple orthogonal subcarriers based on OFDM are used, being OFDMA used for the downlink and SC-FDMA for the uplink. Another concept used by LTE is the MIMO systems which increase the spectral efficiency and the data rate. This thesis work is based on the physical layer of LTE (layer 1 of OSI model), namely the uplink communication with its multiple access technique SC-FDMA. It was implemented in a simulation platform an iterative frequency-domain receiver where multiple MIMO configurations were used in a multiple access environment. The obtained results allows comparison of the efficacy in removing interference and also the attenuation of the nearfar effect between linear frequency domain receivers such as ZF and MMSE and iterative frequency domain receivers. The results were successful in the cancellation of inter-symbol interference and multiple access interference. The obtained performance is very close to the one obtained by the matched filter. Moreover, the difference of power between the users did not affect the performance of the equalizer.