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Midterm Review Session

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Midterm Review Session Powered By Docstoc
					Final Review Session
                      Outline
•   review of first half of course
•   Adaptive Modulation
•   MIMO
•   OFDM
•   DSSS
              Channel Models
• Path loss models
  – Free-space
  – Two-ray
  – Simplified path loss
• Shadowing (slow fading)
  – Outage probability
  – Cell coverage area
           Simplified Path Loss Model

• Easy for calculations
              
                           or

• Usually we use:
   – If no information is given for K, please use this 
     formula.
• d0 is the of the near field of the transmit 
  antenna. Model does not apply
          Log-Normal Shadowing
• Slow variations or the received power on “top” of 
  the Path Loss attenuation.
• Define               
• For log-Normal Shadowing:

• Autocorrelation of Shadowing:

• Xc: Decorrelation Distance ~size of the blocking 
  object
• standard deviation typically between 4 - 13 dB
              Channel Models
• Multipath propagation (fast fading)
  – Envelope/power distributions in narrowband 
    fading
  – Average fade duration
  – Wideband fading
  – Scattering function
     • Delay spread  coherence bandwidth
     • Doppler spread  coherence time
Fading Types – Time Domain




    Frequency Selective   vs   Flat Fading
                  Fast   vs   Slow Fading
Fading Types – Frequency Domain




       Frequency Selective   vs   Flat Fading
                     Fast   vs   Slow Fading
                     Capacity
• AWGN
• Flat-fading
  – RX CSI only
     • Ergodic
  – TX+RX CSI
     • Water-filling
     • Channel inversion
     • Truncated channel inversion
• Frequency selective fading
   Performance Metrics - Capacity
• Maximum data rate can be transmitted over 
  the channel w/vanishing probability of error
Scheme                                    Capacity
AWGN channel
Shannon capacity in fading w/RX CSI

Capacity w/TX+RX CSI, constant TX power

Shannon capacity w/TX+RX CSI, adapting 
TX power (Waterfilling)
    Performance Metrics - Capacity
Scheme                        Capacity
Channel Inversion


Truncated Channel Inversion
               Channel Capacity 
   Time-Invariant Frequency-Selective Fading
• Split channel into sub-channels of BW Bc   (why?)
      |H(f)|
               Bc     Bc       Bc     Bc



                                             f
                           B


      |H(f)|
               Bc     Bc       Bc     Bc



                                             f
                           B
                Channel Capacity 
      Time-Invariant Frequency-Selective Fading
•  




                                    (what’s different? why?)
                Channel Capacity 
      Time-Invariant Frequency-Selective Fading
•  
    Error Probability and Digital Modulation 
                    (AWGN)
• Coherent Modulations:
                                                  Table 6.1

  – To convert from Ps to Pb and from γs to γb we use:
   
    that lead to
                                                Linear Units!!


• For DPSK:
• Data:
• voice:   
 Combined Outage and Average Error 
           Probability
•  
                Performance Metrics – 
                  Probability of Error
• AWGN probability of error depends on SNR
 Error         Formula                   Conditions
 Metric
 Outage 
 prob.
 Average 
 error prob.
 AWGN 
 error prob.
   Wireless Techniques – Diversity
• Diversity is the combination of multiple copies 
  of the signal
   Combining     Output SNR     Outage Probability
   Technique
 Selection 
 Combining
 Maximal-Rate 
 Combining


 Equal-Gain 
 Combining                        Complicated…
  Wireless Techniques - Diversity
• Moment generating function technique useful 
  for analyzing MRC systems as convolutions 
  become products

       Modulation
                    Average Probability of Error
        Scheme

       DPSK


       M-QAM
                Water-filling
• Requires independent parallel subchannels 
  – Over time: varying channel state
  – Over frequency: OFDM
  – Over space: MIMO
• Optimization problem that maximizes rate 
  given a power constraint
                      Diversity
• Diversity is the combination of multiple copies 
  of the signal
   Combining     Output SNR       Outage Probability
   Technique
 Selection 
 Combining
 Maximal-Rate 
 Combining


 Equal-Gain 
 Combining                          Complicated…
                    Diversity
• Moment generating function technique useful 
  for analyzing MRC systems as convolutions 
  become products

       Modulation
                     Average Probability of Error
        Scheme

       DPSK


       M-QAM
      Adaptive Modulation
•  
Comparison of Water-filling Results
                  Adaptive MQAM Water-filling
                  Original Water-filling
                  •  
                        MIMO
         h1,1
         h3,1   h2,1
         h1,2
                h2,2
         h3,2
         h1,3
                h2,3
         h3,3


• Transmitting and receiving across multiple antennas 
  can lead to diversity and multiplexing gains
• TX+RX CSI allows decomposition of channel to parallel 
  channels (how many?)
   – SVD  transmit precoding and receiver shaping
      MIMO
•  
                        OFDM
• Split bandwidth into orthogonal subcarriers
  – Ideally the BW of each subchannel is Bc
  – Converts one frequency selective channel to 
    numerous flat fading subchannels
• Each subcarrier is modulated from baseband in 
  discrete-time  IDFT
• Need to emulate circular convolution with a 
  linear convolution
  – Add cyclic prefix, prepending (at least) the last Tm/TS 
    symbols to the beginning of the OFDM frame
      Multicarrier Modulation
•  
                           DSSS
• Spread data across wider BW than necessary by 
  multiplying by spreading code
   – Interference, spread signal noise and ISI are added to our 
     spread signal
• De-spreading data makes our desired signal 
  narrowband again while all other factors remain 
  wideband
   – Narrowband filtering removes much of the noise and 
     interference power
• Spreading code ideally has an impulse for its 
  autocorrelation, leading to a stronger ability to 
  distinguish different paths
      DSSS in AWGN
•  
  DSSS and narrowband interference
•  
      DSSS and ISI
•  
               RAKE Receivers
• Using the properties of the autocorrelation, it 
  is possible to distinguish between different 
  multipath components
  – It allows for delay-diversity, much like the antenna 
    diversity schemes we had in chapter 7

				
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posted:1/19/2014
language:Latin
pages:33