A study on performance analysis of space time block coding in multiple input multiple output wireless communication systems

Abstract

Gerçek dünyadaki solma ve gürültüyle verimli bir şekilde yüzleşmek için Çoklu Giriş Çoklu Çıkış (MIMO) kanalı oluşturmak, iyi çeşitlilik ve kodlama teknikleri gerektirir. MIMO sisteminin uzay zamanı blok kod teknikleri, çok yollu kablosuz bağlantılarda büyük performans kazanımları sağlayabilir. Kablosuz iletişimde en canlı araştırma alanı olarak gelişti. Son zamanlarda STBC, gerçek multimedya yeteneklerini sunmayı amaçlayan gelecek nesil mobil iletişim standardını dahil etmeye çalışıyor. Bu tez çalışmasının amacı, iletim antenlerinin hız ve sayısına bağlı olarak iki farklı STBC kodlama şeması sağlamak, bir Alamouti STBC kodlaması, ortogonal bir STBC kodlama ve doğrusal kod çözme tekniği sağlamak ve MIMO sisteminde tam çeşitlilik faydaları sunmaktır. . Tasarımımız, veri hızından ödün vermeden veya daha fazla bant genişliği gerektirmeden Bit Hata Oranı (BER) performansını iyileştirmeyi, alıcıda daha az karmaşıklıkla çeşitlilik sırasını artırmayı ve senkronize veri bağlantılarının hata performansını iyileştirmeyi amaçlamaktadır. Simülasyonlar MATLAB Simulink® 2020 ortamında yapılmıştır. Simülasyon sonuçları, Rayleigh sönümleme kanalına kıyasla Rician fading kanalında daha iyi BER performansı sağlayan QPSK modülasyonu için MIMO fading kanalında karşılaştırılmıştır. Ancak, uygulanan MIMO-STBC'nin performansı, kod oranı ve çeşitlilik sırası seçimine bağlı olarak. Alamouti STBC'yi kullanarak, tam çeşitliliğe 2 x 8, ortogonal STBC ise 4 x 8 MIMO sistemine erişilebilir. Bu nedenle, alınan taraf maksimum sayıda anten kullanıyorsa daha iyi sonuçlar üretilir. Çeşitlilik açıkça alıcı antenlerin sayısına bağlıdır, bu nedenle çeşitlilik ve alıcı antenler doğru orantılıdır. Simülasyon sonuçları, çeşitli kod hızları ile Ortogonal STBC tasarımının BER'i verimli bir şekilde azaltabildiğini, aynı zamanda sinyal-gürültü oranını (SNR) azaltabildiğini göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Uzay-Zaman Kodlaması (STC), Alamouti şeması, MIMO Solma Kanalları, AWGN, BER

Building a Multiple Input Multiple Output (MIMO) channel to face real-world fading and noise efficiently needs good diversity and coding techniques. Space-time block code techniques of MIMO system can achieve huge performance gains in multipath fading wireless links. It has evolved as a most vibrant research area in wireless communications. Recently, STBC has been trying to incorporate in the forthcoming generation of mobile communication standard which aims to deliver true multimedia capability. The aim of this thesis study is to provide a two different encoding schemes of STBC depending on the selection for rate and number of transmit antennas, provide an Alamouti STBC encoding, an orthogonal STBC encoding and linear decoding technique while offering full diversity benefits in MIMO system. Our design aims to improve Bit Error Rate (BER) performance, increase the diversity order with less complexity in receiver, and improve error performance of synchronous data links without sacrificing data rate or requiring more bandwidth. The simulations have been done in MATLAB Simulink® 2020 environment. Simulation results have been compared in MIMO fading channel for QPSK modulation, which provide better BER performance in Rician fading channel compared to the Rayleigh fading channel. However, performance of the implemented MIMO-STBC depending on the selection for code rate and diversity order. By using Alamouti STBC, full diversity is accessible to the 2 x 8, whereas orthogonal STBC to the 4 x 8 MIMO system. Therefore, better results are produced if the received side uses maximum number of antennas. Diversity clearly depends on the number of receive antennas so it diversity and receive antennas are directly proportional. The simulation results show that the Orthogonal STBC design by various code rates can efficiently reduce the BER at the same time reduce signal – to - noise ratio (SNR). Keywords: Space-Time Coding (STC), Alamouti scheme, MIMO Fading Channels, AWGN, BER