Performance improvement of spatial modulation based systems using antenna selection algorithms
Other Title(s)
تحسين أداء أنظمة قائمة على التوليف المكاني باستخدام خوارزميات اختيار الهوائي
Dissertant
al-Saati, Bilal Ahmad Muhammad
Thesis advisor
Abu Hadrus, Ammar Muhammad Ramadan
University
Islamic University
Faculty
Faculty of Engineering
Department
Electrical Engineering Department
University Country
Palestine (Gaza Strip)
Degree
Master
Degree Date
2018
Arabic Abstract
تعد أنظمة الاتصال متعددة المدخل و المخارج ( MIMO ) واحدة من أهم التقنيات المستخدمة في أنظمة الاتصالات اللاسلكية لقدرتها على التغلب على اضمحلال الإشارة عند المستقبل الناتج عن تعدد المسارات ( multipath ) و كذلك قدرتها على تحسين جودة الاتصال ( BER ) و زيادة معدل إرسال البيانات.
لا تزال هناك حاجة لتحسين أداء معامل نسبة الخطأ ( BER ) لطرق الإرسال المستخدمة ( MIMO ) كالتوليف المكاني المزدوج ( DSM ) و الترميز الزمكاني الكتلي للتوليف المكاني ( STOC-SM ) و كذلك الترميز الزمكاني التشعبي فائق التعامد للتوليف المكاني ( SOTC-SM )، إحدى الطرق التي يمكنها تحسين أداء الأنظمة الثلاثة تتمثل في تطبيق تقنيات اختيار الهوائي ( AS ) على هذه الأنظمة.
في هذه الأطروحة، سيتم دراسة أداء تطبيق خوارزميتين دون المستوى الأمثل ( sub-optimal ) من خوارزميات اختيار الهوائيات على الأنظمة الثلاثة المذكورة أعلاه و ذلك بسبب قلة تعقيداتها الحسابية مقارنة بالخوارزميات ذات المستواى الأمثل ( optimal ) ذات التعقيد الحسابي العالي.
تم تطبيق الخوارزميتين في جهة الإرسال و هذا ما يسمي اختيار هوائيات الإرسال ( TAS ) و في جهة الاستقبال و هذا ما يطلق عليه اختيار هوائيات الاستقبال ( RAS )، و تم حساب التعقيدات الحسابية لكل من الخوارزميتين في حالة ( TAS ) و في حالة ( RAS ).
الخوارزمية الأولى تسمى ( COAS ) حيث تختار الهوائيات التي تعطى أعلى سعة للقنوات من بين كل الهوائيات، أما الخوارزمية الثانية ( A-C-AS ) حيث تختار الهوائيات التي تعطي أعلى سعة للقنوات وأقل نسبة للتشابه ( Correlation ) بين الهوائيات المختارة بقدر الإمكان.
تم تحليل ومحاكاة معامل نسبة الخطأ ( BER ) لأعداد مختلفة من هوائيات الإرسال والاستقبال وكذلك عند كفاءات طيفية مختلفة باستخدام برنامج ( MATLAB ).
و لقد أثبتت النتائج التي تم الحصول عليها أنه عند استخدام خوارزميات اختيار الهوائيات مع الأنظمة الثلاثة فإن ذلك يؤدي إلى تحسن ملحوظ في معامل نسبة الخطأ مقارنة بمعامل نسبة الخطأ الذي يتم الحصول عليه بدون استخدام خوارزميات اختيار الهوائيات ولكن مع إضافة قليل من التعقيدات الحسابية وزيادة عدد الهوائيات المستخدمة والتي تعد تكلفتها رخيصة مقارنة بتكلفة زيادة ( RF chains ) .
هناك مفاضلة مفاضلة بين معامل نسبة أداء الخطأ و التعقيد الحسابي و البنائي، و تم دراسة ذلك بالتفصيل في هذه الرسالة.
English Abstract
Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO)systems are one of the most substantial technologies used in wireless communication systems for its ability to beat on multipath fading and improve the quality of the communication and increase the data rate.
The need of the bit error rate (BER) performance enhancement of the MIMO transmission schemes such as double spatial modulation (DSM), space time block coded spatial modulation (STBC-SM) and super-orthogonal trellis coded spatial modulation (SOTC-SM) transmission schemes still exists.
The antenna selection (AS) techniques is one of the methods which can improve the bit error rate of these transmission schemes.
In this dissertation, the performance of applying two sub-optimal AS algorithms on the above-mentioned transmission schemes are studied.
The reason behind the selection of these sub-optimal algorithms are their low computational complexity compared to the optimal algorithms of high computational complexity.
The two sub-optimal AS algorithms are applied on the transmitter (TAS) and the receiver (RAS), and the computational complexity of the both AS algorithms are calculated.
The first algorithm is called the capacity optimized AS (COAS) which selects the antennas that give the highest channel amplitudes, and the second algorithm is called Amplitude and antenna correlation AS (A-C-AS) which selects the antennas that give the highest channel amplitudes and lowest correlation as possible as.
The BER performance is analyzed and simulated for different numbers of transmit and receive antennas and different spectral efficiencies using MATLAB program.
The simulation results show a remarkable enhancement in BER performance when we use AS algorithms with the three transmission schemes, compared to BER performance without using AS algorithms by adding a little computational complexity and increasing the number of antennas elements which have a cheap cost in comparison to the cost of adding the radio frequency (RF) chains.
There is a trade-off exists between BER performance and complexity (computational and hardware), and it is studied in detail in this thesis.
Main Subjects
Topics
No. of Pages
89
Table of Contents
Table of contents.
Abstract.
Abstract in Arabic.
Chapter One : Introduction.
Chapter Two : Thesisʼs background.
Chapter Three : Antenna selection for double spatial modulation (DSM).
Chapter Four : Antenna selection for STBC-SM and SOTC-SM.
Chapter Five : Conclusion and future works.
References.
American Psychological Association (APA)
al-Saati, Bilal Ahmad Muhammad. (2018). Performance improvement of spatial modulation based systems using antenna selection algorithms. (Master's theses Theses and Dissertations Master). Islamic University, Palestine (Gaza Strip)
https://search.emarefa.net/detail/BIM-903109
Modern Language Association (MLA)
al-Saati, Bilal Ahmad Muhammad. Performance improvement of spatial modulation based systems using antenna selection algorithms. (Master's theses Theses and Dissertations Master). Islamic University. (2018).
https://search.emarefa.net/detail/BIM-903109
American Medical Association (AMA)
al-Saati, Bilal Ahmad Muhammad. (2018). Performance improvement of spatial modulation based systems using antenna selection algorithms. (Master's theses Theses and Dissertations Master). Islamic University, Palestine (Gaza Strip)
https://search.emarefa.net/detail/BIM-903109
Language
English
Data Type
Arab Theses
Record ID
BIM-903109
