FPGA implementation of Alamouti encoder/decoder for LTE

Abstract

Motivados por transmissões mais rápidas e mais fiáveis num canal sem fios, os sistemas da 4G devem proporcionar processamento de dados mais rápido a baixa complexidade, elevadas taxas de dados, assim como robustez na performance reduzindo também, a latência e os custos de operação. LTE apresenta, na sua camada física, tecnologias como OFDM e MIMO que prometem alcançar elevadas taxas de dados e aumentar a eficiência espectral. Especificamente a camada física do LTE emprega OFDMA para downlink e SC-FDMA para uplink. A tecnologia MIMO permite também melhorar significativamente o desempenho dos sistemas OFDM com as vantagens de multiplexação e diversidade espacial diminuindo o efeito de desvanecimento de multi-percurso no canal. Nesta dissertação são implementados um codificador e um descodificador com base no algoritimo de Alamouti num sistema MISO nomeadamente para serem incluídos num OFDM transceiver que segue as especificações da camada física do LTE. A codificação/descodificação de Alamouti realiza-se no espaço e frequência e os blocos foram projetados e simulados em Matlab através do ambiente Simulink com o auxílio dos blocos da Xilinx inseridos no seu software System Generator para DSP. Pode-se concluir que os blocos baseados no algoritmo de Alamouti foram implementados em hardware com sucesso.

Motivated by faster transmissions and more reliable wireless channel, future 4G systems should provide faster data processing at low complexity, high data rates, as well as robustness in performance while also reducing the latency and operating costs. LTE presents in its physical layer technologies such as OFDM and MIMO that promise to achieve high data rates and increase spectral efficiency. Specifically the physical layer of LTE employs OFDMA on the downlink and SC-FDMA for uplink. MIMO technology also allows to significantly improve the performance of OFDM systems with the advantages of multiplexing and spatial diversity by decreasing the effect of multipath fading in the channel. In this thesis we implemented an encoder and a decoder based on an Alamouti algorithm in a MISO system namely to be added to an OFDM transceiver that follows closely the LTE physical layer specifications. Alamouti coding/decoding is performed in frequency and space and the blocks were projected and simulated in Matlab using Simulink environment through the Xilink's blocks in the System Generator for DSP. One can conclude that the blocks based on Alamouti algorithm were well-implemented.