The characteristics of the 2D spreading based communication systems

Semestrální projekt pojednává o vlastnostech a teoretických základech systéme CDMA, OFDM a VSF-OFCDM, srovnává je a vyhodnocuje pomocí programu Matlab a simulace penosového kanálu.The semestral project deals with characteristics and theory of CDMA, OFDM and VSFOFCDM systems. As comparison and evaluation of these systems as transmission channel is being done for Matlab.

Parameters of Communication Systems Based on OFDM-CDMA

Cíl disertační práce leží v oblasti modelování a vyhodnocení bezdrátových komunikačních systémů s dvojrozměrným rozprostíráním signálu a jejich klíčových parametrů v závislosti na vybraných vlastnostech moderního bezdrátového komunikačního řetězce. Výzkumné metody použité v této práci spočívají především ve vývoji softwarového simulátoru pro prostředí Matlab, s jehož pomocí, a s využitím statistického přístupu, jsou navržené algoritmy ověřeny. Dále je použit simulátor fyzické vrstvy dle 3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution (3GPP LTE), vyvinutý na Technické univerzitě ve Vídni. Tento představuje ideální platformu pro implementaci metody dvojrozměrného (2D) rozprostírání a její vyhodnocení s přihlédnutím k současným bezdrátovým komunikačním systémům. Zjištění prezentovaná v této práci představují především ověření účinnosti systému nazvaného jako Variable Spreading Factor - Orthogonal Code Frequency Division Multiplex (VSF-OFCDM), který využívá principu 2D rozprostírání signálu a zjištění, že VSF-OFCDM systém překonává systémy využívající Orthogonal Division Frequency Multiplex (OFDM), nebo Code Division Multiple Access (CDMA). Dále byla navržena metoda 2D rozprostírání signálu v systému LTE, kde se též potvrdila její účinnost. Díky účinnějšímu potlačení vlivu rychlé variace přenosového kanálu v závislosti na frekvenci a čase, dosahuje systém VSF-OFCDM znatelně vyšší datové prostupnosti.The focus of this research is in the area of modeling and evaluating of the wireless systems with two dimensional signal spreading, it’s key parameters and dependencies on other features in modern wireless communication chain. The research method adopted in this dissertation includes a development of Matlab based simulators which exploits a statistical approach to show a contribution of proposed algorithms. Furthermore, a model of physical layer of the 3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution (3GPP LTE), developed by the Vienna University of Technology, was utilized as a simulation environment suitable for implementation of a two dimensional (2D) signal spreading method and its evaluation as well as comparison of achieved results with the state-of-the-art systems. The findings from this research provide evidence that the Variable Spreading Factor - Orthogonal Code Frequency Division Multiplex (hereafter VSF-OFCDM) employing a 2D spreading is a promising wireless access scheme superior to Orthogonal Division Frequency Multiplex (OFDM) or Code Division Multiple Access (CDMA) and is capable to significantly increase the data rates in wireless transmission due to the capability of such system to effectively cope with fast time and frequency fluctuations in the wireless transmission channel.

Performance of LTE advanced uplink in a flat rayleigh channel

This paper describes the performance of LTE advanced uplink transmission in a flat Rayleigh channel. The uplink is simulated using a modified version of the Vienna uplink link level matlab code simulator. This modified version supports two transmission antennas instead of one. Moreover, it includes two extra processes; layer mapping and precoding. In addition, the demodulation reference signal is presented and employed to allow channel estimation. In this paper, the structure of the LTE advanced system is described. Furthermore, we present generation of the demodulation reference signal. Four combinations of two distinct channel estimation and two signal detection methods are used to provide the simulation results of performance evaluation in term of the BER and throughput curves for selected scenarios

Improved RMS Delay Spread Estimation for mmWave Channels Using Savitzky–Golay Filters

In this paper, a novel method for improving the estimation accuracy of the root mean square (RMS) delay spread from the magnitude of the Channel Transfer Function (CTF) is presented. We utilize the level crossing rate metric in the frequency domain, which is based on scalar power measurement. The Savitzky–Golay (S-G) filtering method is used to improve the fidelity of the channel delay spread estimator. The presented concept is simple to implement and inexpensive. The proposed method is tested on the CTF magnitude data measured in the mmWave frequency band at low Signal-to-Noise Ratio (SNR)

Persistent homology approach for human presence detection from 60 GHz OTFS transmissions

Orthogonal Time Frequency Space (OTFS) is a new, promising modulation waveform candidate for the next generation integrated sensing and communication (ISAC) systems, providing the environment-awareness capabilities together with high speed wireless data communications. This paper presents original results of OTFS-based person monitoring measurements in the 60 GHz millimeter-wave frequency band under realistic conditions, without the assumption of an integer ratio between the actual delays and Doppler shifts of the reflected components and the corresponding resolution of the OTFS grid. As the main contribution of the paper, we propose the use of the persistent homology technique as a method for processing of gathered delay-Doppler responses. We highlight the advantages of persistence homology approach over the standard constant false alarm rate target detector for selected scenarios

60-GHz Millimeter-Wave Propagation Inside Bus: Measurement, Modeling, Simulation, and Performance Analysis

Millimeter-wave (mmWave) transmission over the unlicensed 60-GHz spectrum is a potential solution to realize high-speed internet access, even inside mass transit vehicles. The solution involves communication between users and a mmWave-band on-board unit that aggregates/disseminates data streams from/to commuters and maintains the connection with the nearest terrestrial network infrastructure node. In this paper, we provide a measurement-based channel model for the 60-GHz mmWave propagation inside a typical inter-city bus. The model characterizes power delay profile (PDP) of the wireless intra-vehicular channel, and it is derived from about 1000 data sets measured within the bus. The proposed analytical model is further translated into a simple simulation algorithm that generates in-vehicle channel PDPs. Different goodness-of-fit tests confirm that the simulated PDPs are in good agreement with the measured data. Finally, a tapped-delay-line (TDL) channel model is formulated from the proposed PDP model, and the TDL model is used to study the bit error rate (BER) performance of the mmWave link inside bus under varying data rates and link lengths

Parameters of Communication Systems Based on OFDM-CDMA

Cíl disertační práce leží v oblasti modelování a vyhodnocení bezdrátových komunikačních systémů s dvojrozměrným rozprostíráním signálu a jejich klíčových parametrů v závislosti na vybraných vlastnostech moderního bezdrátového komunikačního řetězce. Výzkumné metody použité v této práci spočívají především ve vývoji softwarového simulátoru pro prostředí Matlab, s jehož pomocí, a s využitím statistického přístupu, jsou navržené algoritmy ověřeny. Dále je použit simulátor fyzické vrstvy dle 3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution (3GPP LTE), vyvinutý na Technické univerzitě ve Vídni. Tento představuje ideální platformu pro implementaci metody dvojrozměrného (2D) rozprostírání a její vyhodnocení s přihlédnutím k současným bezdrátovým komunikačním systémům. Zjištění prezentovaná v této práci představují především ověření účinnosti systému nazvaného jako Variable Spreading Factor - Orthogonal Code Frequency Division Multiplex (VSF-OFCDM), který využívá principu 2D rozprostírání signálu a zjištění, že VSF-OFCDM systém překonává systémy využívající Orthogonal Division Frequency Multiplex (OFDM), nebo Code Division Multiple Access (CDMA). Dále byla navržena metoda 2D rozprostírání signálu v systému LTE, kde se též potvrdila její účinnost. Díky účinnějšímu potlačení vlivu rychlé variace přenosového kanálu v závislosti na frekvenci a čase, dosahuje systém VSF-OFCDM znatelně vyšší datové prostupnosti