Flerantennkommunikation

Mål

Efter genomgången kurs skall studenten:

• kunna beskriva och diskutera de fundamentala begränsningarna när det trådlösa mediet används för kommunikation, särskilt relationen mellan kanalkapacitet, kanalkoherens, spatiella frihetsgrader, sändeffekt, pilotkontaminering och bandbredd
• ha förmåga att identifiera och beskriva hur flerantennateknik används för att uppnå hög kapacitet i punkt-till-punkt kommunikation och fleranvändar-kommunikation
• med viss säkerhet kunna lösa ingenjörsmässiga problemställningar kring den uppnåeliga prestandan och begränsningarna hos flerantennkommunikation
• ha förmåga att använda effektreglering och andra parametrar för att designa kommunikationssystem som uppfyller givna prestandakrav
• experimentellt kunna verifiera de huvudsakliga teoretiska koncepten för flerantenn-kommunikation.

Innehåll

Fundamentala begränsningar: Kanalkapacitetens beteende när effekt eller bandbredd ökas. Exempel på praktiska system som är effekt- och bandbreddsbegränsade. Ortogonal och icke-ortogonal kommunikation i scenarier med flera användare. Grundläggande flerantennkanaler: Signalförstärkning med flera antenner, kanalkapacitet för kanaler med flera antenner på ena sidan. Modeller för flerantenn-kanaler. Fädande kanaler: Rayleigh-fädande kanaler, outage-kapacitet, diversitet, kanalkoherens, ergodisk kapacitet. Punkt-till-punkt-MIMO: Kapacitet för kanaler med flera antenner på båda sidorna, multiplexing-vinster, spatiella frihetsgrader. Upplänk för fleranvändar-MIMO: Upplänkskapacitet, icke-linjär och linjär detektion, kanalestimering, kapacitetsbegränsningar i system med många antenner. Nedlänk för fleranvändar-MIMO: Linjär förkodning, kapacitetsbegränsningar i system med många antenner, skillnader och likheter mellan upplänk och nedlänk. Effektreglering: Region för uppnåeliga datatakter, typiska arbetspunkter, grundläggande problemställningar för effektreglering. Cellulära nätverk: Ingenjörsmässiga aspekter vid användning av flerantenn-tekniker i cellulära nätverk, såsom strategier för resursåteranvändning, pilotkontaminering och hanterande av störningar. Målet med laborationerna är att lära sig konceptet noll-tvingande processning (zero-forcing), att implementera en sådan teknik och att utvärdera dess beteenden experimentellt.