A new study on the power distribution of OFDMA, SC-FDMA and CP-CDMA signals

This paper explores a new technique to calculate and plot the distribution of instantaneous transmit envelope power of OFDMA and SC-FDMA signals from the equation of Probability Density Function (PDF) solved numerically. The Complementary Cumulative Distribution Function (CCDF) of Instantaneous Power to Average Power Ratio (IPAPR) is computed from the structure of the transmit system matrix. This helps intuitively understand the distribution of output signal power if the structure of the transmit system matrix and the constellation used are known. The distribution obtained for OFDMA signal matches complex normal distribution. The results indicate why the CCDF of IPAPR in case of SC-FDMA is better than OFDMA for a given constellation. Finally, with this method it is shown again that cyclic prefixed DS-CDMA system is one case with optimum IPAPR. The insight that this technique provides may be useful in designing area optimised digital and power efficient analogue modules.

Implementação de processador banda base ofdma para downlink lte em fpga

This work treats of an implementation OFDMA baseband processor in hardware for LTE Downlink. The LTE or Long Term Evolution consist the last stage of development of the technology called 3G (Mobile System Third Generation) which offers an increasing in data rate and more efficiency and flexibility in transmission with application of advanced antennas and multiple carriers techniques. This technology applies in your physical layer the OFDMA technical (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) for generation of signals and mapping of physical resources in downlink and has as base theoretical to OFDM multiple carriers technique (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). With recent completion of LTE specifications, different hardware solutions have been developed, mainly, to the level symbol processing where the implementation of OFDMA processor in base band is commonly considered, because it is also considered a basic architecture of others important applications. For implementation of processor, the reconfigurable hardware offered by devices as FPGA are considered which shares not only to meet the high requirements of flexibility and adaptability of LTE as well as offers possibility of an implementation quick and efficient. The implementation of processor in reconfigurable hardware meets the specifications of LTE physical layer as well as have the flexibility necessary for to meet others standards and application which use OFDMA processor as basic architecture for your systems. The results obtained through of simulation and verification functional system approval the functionality and flexibility of processor implemented

A cost based complete partitioning congestion control strategy for multiservice OFDMA networks

In this paper, a congestion control mechanism is presented for multiservice wireless OFDMA networks. The revenue rate and the user SNR's are used to partition the bandwidth in accordance with a complete partitioning structure. Moreover, through the use of our scheme the QoS of any ongoing connections can be satisfied. Results show that the revenue rate plays an important role in prioritizing the different services. © 2013 Springer Science+Business Media New York.

Statistical model of OFDMA cellular networks uplink interference using lognormal distribution

In this letter, we propose an analytical approach to model uplink intercell interference (ICI) in hexagonal grid based orthogonal frequency division multiple access (OFMDA) cellular networks. The key idea is that the uplink ICI from individual cells is approximated with a lognormal distribution with statistical parameters being determined analytically. Accordingly, the aggregated uplink ICI is approximated with another lognormal distribution and its statistical parameters can be determined from those of individual cells using Fenton-Wilkson method. Analytic expressions of uplink ICI are derived with two traditional frequency reuse schemes, namely integer frequency reuse schemes with factor 1 (IFR-1) and factor 3 (IFR-3). Uplink fractional power control and lognormal shadowing are modeled. System performances in terms of signal to interference plus noise ratio (SINR) and spectrum efficiency are also derived. The proposed model has been validated by simulations. © 2013 IEEE.

Reductions of peak-to-average power ratio and optical beat interference in cost-effective OFDMA-PONs

The peak-to-average power ratio (PAPR) and optical beat interference (OBI) effects are examined thoroughly in orthogonal frequency-division multiplexing access (OFDMA)-passive optical networks (PONs) at a signal bit rate up to ∼ 20 Gb/s per channel using cost-effective intensity-modulation and direct-detection (IM/DD). Single-channel OOFDM and upstream multichannel OFDM-PONs are investigated for up to six users. A number of techniques for mitigating the PAPR and OBI effects are presented and evaluated including adaptive-loading algorithms such as bit/power-loading, clipping for PAPR reduction, and thermal detuning (TD) for the OBI suppression. It is shown that the bit-loading algorithm is a very efficient PAPR reduction technique by reducing it at about 1.2 dB over 100 Km of transmission. It is also revealed that the optimum method for suppressing the OBI is the TD + bit-loading. For a targeted BER of 1 × 10-3, the minimum allowed channel spacing is 11 GHz when employing six users. © 2013 Springer Science+Business Media New York.

Quantitative comparison of low-cost OFDMA-PON transceiver implementations

A quantitative comparison of up to 40 Gb/s low-cost orthogonal frequency-division multiplexing access (OFDMA)-passive optical networks (PON) implementations for both upstream (US) and downstream (DS) directions is evaluated based on different modulation and detection techniques. © 2012 IEEE.

Precoder Detection for Cooperative Decode-and-Forward Relaying in OFDMA Systems

We consider an LTE network where a secondary user acts as a relay, transmitting data to the primary user using a decode-and-forward mechanism, transparent to the base-station (eNodeB). Clearly, the relay can decode symbols more reliably if the employed precoder matrix indicators (PMIs) are known. However, for closed loop spatial multiplexing (CLSM) transmit mode, this information is not always embedded in the downlink signal, leading to a need for effective methods to determine the PMI. In this thesis, we consider 2x2 MIMO and 4x4 MIMO downlink channels corresponding to CLSM and formulate two techniques to estimate the PMI at the relay using a hypothesis testing framework. We evaluate their performance via simulations for various ITU channel models over a range of SNR and for different channel quality indicators (CQIs). We compare them to the case when the true PMI is known at the relay and show that the performance of the proposed schemes are within 2 dB at 10% block error rate (BLER) in almost all scenarios. Furthermore, the techniques add minimal computational overhead over existent receiver structure. Finally, we also identify scenarios when using the proposed precoder detection algorithms in conjunction with the cooperative decode-and-forward relaying mechanism benefits the PUE and improves the BLER performance for the PUE. Therefore, we conclude from this that the proposed algorithms as well as the cooperative relaying mechanism at the CMR can be gainfully employed in a variety of real-life scenarios in LTE networks.

Análise do desempenho da tecnologia 4G LTE

O objectivo deste trabalho passa pelo desenvolvimento de uma ferramenta de simulação dinâmica de recursos rádio em LTE no sentido descendente, com recurso à Framework OMNeT++. A ferramenta desenvolvida permite realizar o planeamento das estações base, simulação e análise de resultados. São descritos os principais aspectos da tecnologia de acesso rádio, designadamente a arquitectura da rede, a codificação, definição dos recursos rádio, os ritmos de transmissão suportados ao nível de canal e o mecanismo de controlo de admissão. Foi definido o cenário de utilização de recursos rádio que inclui a definição de modelos de tráfego e de serviços orientados a pacotes e circuitos. Foi ainda considerado um cenário de referência para a verificação e validação do modelo de simulação. A simulação efectua-se ao nível de sistema, suportada por um modelo dinâmico, estocástico e orientado por eventos discretos de modo a contemplar os diferentes mecanismos característicos da tecnologia OFDMA. Os resultados obtidos permitem a análise de desempenho dos serviços, estações base e sistema ao nível do throughput médio da rede, throughput médio por eNodeB e throughput médio por móvel para além de permitir analisar o contributo de outros parâmetros designadamente, largura de banda, raio de cobertura, perfil dos serviços, esquema de modulação, entre outros. Dos resultados obtidos foi possível verificar que, considerando um cenário com estações base com raio de cobertura de 100 m obteve-se um throughput ao nível do utilizador final igual a 4.69494 Mbps, ou seja, 7 vezes superior quando comparado a estações base com raios de cobertura de 200m.

Desempenho de técnicas de acesso distribuído em sistemas de comunicação sem fios de múltipla receção

Nas redes sem fios tradicionais, os nós recetores permitem apenas uma única receção individual. Contudo com o aumento do número de dispositivos móveis nas redes sem fios, tem-se explorado novas técnicas que permitem múltiplas receções em simultâneo (Multipacket Reception) (MPR), tais como CDMA, OFDMA e MU-MIMO. Estas técnicas permitem melhorar o desempenho dos sistemas, aumentando também os débitos de transferências de dados. Apesar deste desenvolvimento, os protocolos de controlo de acesso ao meio não estão desenhados para suportar múltiplas receções, admitindo ainda os pressupostos originais. Isto faz com que se estejam a desperdiçar recursos do canal, não aproveitando ao máximo as capacidades que os sistemas MPR têm para oferecer. Nesta dissertação estuda-se a condição de receção com sucesso de múltiplas transmissões. Isto permite obter um modelo para caracterizar o número de transmissões recebidas com sucesso tendo em conta o número de nós que transmitem em simultâneo e modelando também a probabilidade de receção com sucesso individual. A partir desta caracterização, é verificado o desempenho de cinco protocolos MAC diferentes com suporte para múltiplas receções em simultâneo. Realizando uma avaliação integrada (tendo em conta o nível físico e o nível MAC) para os diferentes protocolos estudados, realiza-se uma avaliação comparativa relativamente ao débito atingido por cada um deles. Propõem-se por fim dois novos protocolos MAC com suporte para múltiplas transmissões em simultâneo para que se faça um melhor aproveitamento das capacidades permitidas pelos sistemas MPR, atingindo também melhores débitos.

Sistemi OFDM: prestazioni di livello fisico

I primi studi su Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) sono stati fatti fin dal 1960, ma negli ultimi anni la modulazione OFDM è emersa come una tecnica di modulazione chiave commerciale per i sistemi di comunicazione ad alta velocità. La ragione principale di questo crescente interesse è dovuto alla sua capacità di fornire dati ad alta velocità impiegando sistemi con complessità bassa e contrastando l'interferenza intersimbolo (ISI) e quella intercanale (ICI). Per questo motivo la modulazione OFDM è stata adottata da diversi sistemi digitali wireline e wireless standard, come Digital Audio Broadcasting (DAB), Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL), Wireless Local Area Network (IEEE 802.11 a,g,n) oppure per WiMAX e LTE.

Amplificador de RF Doherty assimétrico de 2-vias

Os atuais esquemas de modulação e acesso ao meio, tais como o Wide- Band Code-Division Multiple Access (WCDMA) ou Orthogonal Frequency- Division Multiple Access (OFDMA), que são otimizados para a gestão eficiente do espetro electromagnético e elevada taxa de transmissão, originam sinais de elevado Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) e requisitos de linearidade rigorosos. As arquiteturas de amplificação tradicionais, i.e. baseadas no operação em modo de corrente do dispositivo ativo, são incapazes de satisfazer estes requisitos em simultâneo. Assim, o amplificador de potência (do inglês, Power Ampli_er (PA)) incorre numa degradação significativa de rendimento energético em favor de maior linearidade, aumentando simultaneamente os custos de operação das estacões base para os operadores de telecomunicações móveis e o impacte ambiental. Este trabalho foca-se no estudo da arquitetura Doherty, a principal solução encontrada para melhorar o compromisso linearidade/rendimento para aplicações em estações-base de comunicações móveis. Para tal, são expostos os princípios básicos de amplificadores de rádio frequência assim como a análise teórica do tradicional PA Doherty (do inglês, Doherty Power Amplifier (DhPA)) de duas vias e suas variantes. O estudo _e complementado com o projeto e implementação de um PA excitador, em classe-AB, e de um DhPA de elevada potência, colocando-se em prática a teoria e técnicas de projeto estudadas ao longo deste trabalho, aliadas aos desafios da implementação com dispositivos reais de elevada potência.