Linear transmission methods and feedback for downlink MIMO systems

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Tirkkonen, Olav
dc.contributor.author Määttänen, Helka-Liina
dc.date.accessioned 2012-12-18T09:30:35Z
dc.date.available 2012-12-18T09:30:35Z
dc.date.issued 2012
dc.identifier.isbn 978-952-60-4633-4 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-4632-7 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn 1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/6323
dc.description.abstract Multiple-input multiple-output (MIMO) systems have potential to provide the capacity needed for future generation wireless systems and have been adopted by 3GPP Long Term Evolution (LTE) system. However, due to several practical limitations the theoretical benefits of MIMO are not fully achieved. The degree of channel state information (CSI) at the transmitter is one key limiting factor when aiming at high performance. In this thesis, the performance possible to achieve under different CSI assumptions at the transmitter is studied. In the beginning, full CSI is assumed at the receiver and the problem of sum rate maximization for two multiplexed users with linear receiver and transmit processing is investigated. A new simple transmission scheme is presented for the case when the users have more than one receive antennas and the MIMO channels are rank deficient. Next, an LTE-type system is considered with a limited rate feedback link. The tradeoff between system performance and the number feedback bits is considered. Feedback schemes related to closed loop precoding and adaptive modulation and coding (AMC) for single user MIMO are studied. By optimizing the feedback, performance improvements or savings in feedback bits are achieved. For closed loop precoding, the precoding matrix is partitioned into a Grassmannian part, which steers the transmit power, and an orthogonalizing part, which controls the inter-stream interference. The optimality of orthogonalization has been investigated and a codeword selection metric is introduced for the orthogonalization part. For AMC, a relative channel quality indication (CQI) report optimization has been considered. In the last part, a system where dynamic mode switching is possible between single user and multiuser transmissions without higher layer signaling is considered. The feasible feedback to support such a system in LTE context is studied. It is investigated how feedback derived under single user transmission assumption can support the dynamic switching and whether multiuser specific additional precoding or CQI feedback is needed. en
dc.description.abstract Moniantennijärjestelmät pystyvät tarjoamaan tarvittavan kapasiteetin seuraavan sukupolven matkapuhelinjärjestelmien tarpeisiin. Moniantennijärjestelmät onkin otettu osaksi 3GPP Long Term Evolution (LTE)-järjestelmää. Käytännön tietoliikennejärjestelmiin sovellettaessa moniantennijärjestelmien teoriassa tarjoama kapasiteetti ei ole täysin saavutettavissa käytännön rajoitusten vuoksi. Järjestelmän suorituskykyyn vaikuttaa muun muassa kanavatiedon määrä lähettimessä. Työn alkuosassa oletetaan että lähettimellä on käytössään täydellinen kanavatieto. Työssä esitellään myös uusi yksinkertainen nolla interferenssi-lähetys käyttäjille, joilla on useampi kuin yksi vastaanottoantenni ja vajaa-asteinen kanava. Seuraavaksi työssä käsitellään tapausta, jossa lähettimellä on vain kvantisoitua kanavatietoa. Lähetin sopeuttaa sekä lähetyspainoja että tiedonsiirtonopeutta signaloidun kanavatiedon mukaan. Työssä on suunniteltu optimaalisia tapoja signaloida kanavatietoa. Tutkittaessa lähetyspainojen valintaa lähetyspainot jaettiin kahteen luokkaan; Grassmann-painoihin, jotka vastaavat lähetyksen tehon suuntaamisesta, sekä ortogonalisointiosaan, joka vastaa samanaikaisten lähetysten keskinäisten häiriöiden vähentämisestä. Työssä on tutkittu ortogonalisoinnin merkitystä eri tilanteissa. Tutkittaessa tiedonsiirtonopeuden kontrollointia, työssä tutkittiin suhteellisten signalointiraporttien optimointia. Lopuksi työssä keskitytään LTE-tyyppiseen järjestelmään, jossa lähetin valitsee signaloidun kanavatiedon mukaan yhden käyttäjän lähetyksen ja monikäyttöjälähetyksen välillä ilman korkeamman tason signalointia. Käyttäjät eivät ole tietoisia kumpaa lähetystapaa aiotaan seuraavaksi käyttää. Tutkimusongelmana on, minkälaista kanavatietoa tulisi tällaisessa järjestelmässä lähettää. Työssä tutkitaan kuinka kanavatieto, joka vastaisi yhden käyttäjän lähetystä, soveltuu käytettäväksi monikäyttäjälähetykseen. Myös monikäyttäjälähetykseen suunnitellun signaloinnin tarpeellisuutta tutkitaan. fi
dc.format.extent 166
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher Aalto University en
dc.publisher Aalto-yliopisto fi
dc.relation.ispartofseries Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS en
dc.relation.ispartofseries 65/2012
dc.relation.haspart [Publication 1]: H.-L. Määttänen and O. Tirkkonen. May 2012. "Sum Rate Maximizing Zero Interference Linear Multiuser MIMO Transmission", In Proceedings of IEEE Vehicular Technologies, VTC, Yokohama, Japan, 5 pp.
dc.relation.haspart [Publication 2]: H.-L. Määttänen, K. Schober, O. Tirkkonen and R. Wichman. August 2009. "Precoder Partitioning in Closed-Loop MIMO Systems", IEEE Transactions Wireless Communications, Vol. 8, No. 8, pp 3910-3914
dc.relation.haspart [Publication 3]: H.-L. Määttänen, K. Schober, O. Tirkkonen and R. Wichman. September 2008. "Tradeoff Between Grassmannian and Orthogonalizing Precoding with Linear Receiver". In Proceedings of the International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications, WPMC, Saariselkä, Finland, 5 pp.
dc.relation.haspart [Publication 4]: H.-L. Määttänen, O. Tirkkonen and K. Hugl. April 2008. "Orthogonalizing Transmission in MIMO with Linear Receiver and Finite MCS Set", In Proceedings of the IEEE Wireless Communications and Networking Conference, WCNC, Las Vegas, USA, pp. 522-527
dc.relation.haspart [Publication 5]: H.-L. Määttänen, O. Tirkkonen and T. Roman. June 2009. "Differential CQI Optimization for MIMO with Codebook Based Precoding", In Proceedings of the IEEE Workshop on Signal Processing Advantages in Wireless Communications, SPAWC, Perugia, Italy, pp. 339-343
dc.relation.haspart [Publication 6]: H.-L. Määttänen, O. Tirkkonen and T. Roman. September 2009. "CQI-Report Optimization for Multi-Mode MIMO with Unitary Codebook Based Precoding", In Proceedings of the IEEE International Symposium on Personal, Indoor and mobile Radio Communications, PIMRC, Tokyo, Japan, pp. 3084-3088
dc.relation.haspart [Publication 7]: H.-L. Määttänen, T. Huovinen, O. Tirkkonen, M. Valkama and T. Roman. Oxctober 2010. "Multiuser MIMO Transmission with Single User Feedback in MIMO Downlink with Mode Switching", In Proceedings of the International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications, WPMC, Recife, Brasil, 5 pp.
dc.relation.haspart [Publication 8]: H.-L. Määttänen, T. Koivisto, M. Enescu and O. Tirkkonen. 2012. "CSI feedback for Dynamic Switching between Single User and Multiuser MIMO", In Wireless Personal Communications, 18 pp, DOI 10.1007/s11277-012-0515-8
dc.relation.haspart [Publication 9]: H.L. Määttänen, T. Huovinen, T. Koivisto, M. Enescu, O. Tirkkonen, M. Valkama. May 2011. "Performance Evaluations for Multiuse CQI Enchancements for LTE-Advanced", In Proceedings of IEEE Vehicular Technologies, VTC, Budapest, Hungary, pp. 252-256
dc.subject.other Telecommunications engineering en
dc.title Linear transmission methods and feedback for downlink MIMO systems en
dc.title Lineaariset lähetysmenetelmät ja signalointi moniantennijärjestelmän laskevassa siirtotiessä fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Science en
dc.contributor.department Tietotekniikan laitos fi
dc.contributor.department Department of Computer Science and Engineering en
dc.subject.keyword MIMO en
dc.subject.keyword precoding en
dc.subject.keyword feedback en
dc.subject.keyword SINR en
dc.subject.keyword CQI en
dc.subject.keyword MIMO fi
dc.subject.keyword prekoodaus fi
dc.subject.keyword takaisinkytkentä fi
dc.subject.keyword SINR fi
dc.subject.keyword CQI fi
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-4633-4
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Tirkkonen, Olav
dc.opn Rupp, Markus
dc.rev Mämmelä, Aarne
dc.rev Tölli, Antti
dc.date.defence 2012-06-01


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account