Simulador OFDM / SC-FDM — LTE

Transmisión de imagen, canal Pedestrian A (ITU-R M.1225), AWGN, BER y análisis Monte Carlo (PAPR)

Mapa de Cobertura

Distancia: 0 m Modulación activa: 64-QAM

Parámetros Calculados

Cadena SC-FDM (DFT-spread OFDM)

SC-FDM = OFDM con una DFT de tamaño M que «esparce» los símbolos de datos antes de la IFFT, y la IDFT correspondiente en el receptor. Esto convierte la señal en cuasi-portadora-única y reduce notablemente el PAPR, manteniendo el mismo BER. Solo se usan QPSK y 16-QAM.

Imagen
→ Bits
→
Mapeo
QAM
→
DFT
(M)
→
Mapeo
localizado
→
IFFT (N)
+ CP
→
Canal
+ AWGN
→
Quita CP
+ FFT
→
Ecualiz.
ZF
→
IDFT
(M)
→
Demapeo
→ Imagen
Bloques resaltados = precodificación/decodificación DFT que distingue SC-FDM de OFDM.

Mapa de Cobertura

Distancia: 0 m Modulación activa: 16-QAM

Parámetros Calculados

Diversidad en Recepción — MRC (Maximal Ratio Combining)

Imagen
→ Bits
→
Mapeo
QAM
→
IFFT (N)
+ CP
→
N canales
+ AWGN
→
Quita CP
+ FFT (×N)
→
MRC
Σ H*·Y / Σ|H|²
→
Demapeo
→ Imagen

Simulación

Parámetros Calculados

Diversidad en Transmisión — SFBC (Alamouti espacio-frecuencia)

El transmisor usa 2 antenas. Cada par de símbolos (s0, s1) se mapea a dos subportadoras adyacentes: la antena 1 envía [s0, s1] y la antena 2 envía [−s1*, s0*] (cada una con potencia mitad, ×1/√2). El receptor combina con el decodificador ortogonal de Alamouti, que separa s0 y s1 sin interferencia y logra diversidad de orden 2 con 1 sola antena RX (orden 4 con 2 RX) — la misma ganancia que MRC pero moviendo la complejidad al TX, con una penalización de ~3 dB por repartir la potencia.

Imagen
→ Bits
→
Mapeo
QAM
→
Codif. SFBC
[s₀, s₁ ; −s₁*, s₀*]
→
2× IFFT
+ CP (2 TX)
→
Canales
+ AWGN
→
Decod. SFBC
(Alamouti)
→
Demapeo
→ Imagen
Bloques resaltados = codificación/decodificación SFBC (distingue esta práctica de la diversidad en RX).

Simulación

Parámetros Calculados

Beamforming en Transmisión — Precodificación MRT (CSI en el TX)

El transmisor usa NT antenas y, conociendo el canal (CSI en TX), multiplica cada subportadora por un vector de precodificación w̄[k] = h̄[k]* / ‖h̄[k]‖ (MRT). El vector rota la fase de cada antena para que las señales lleguen alineadas al receptor y asigna más potencia a las antenas con mejor canal, manteniendo la potencia total (‖w̄‖=1). Resultado: ganancia de arreglo (la potencia RX crece ×NT) + diversidad de orden NT. Es el dual de MRC: MRC combina en RX con conj(H); MRT precodifica en TX con conj(H) normalizado.

Imagen
→ Bits
→
Mapeo
QAM
→
Precodif. MRT
w̄=h̄*/‖h̄‖
→
NT× IFFT
+ CP (N_T TX)
→
Canales
+ AWGN
→
Detector
ŝ = R/‖h̄‖
→
Demapeo
→ Imagen
Bloques resaltados = precodificación/detección de beamforming (requieren conocer el canal en el TX).

Simulación

Parámetros Calculados

Multiplexación espacial — TX Multi-Codeword + receptor SIC

El transmisor envía NL señales completamente independientes a la vez, una por antena (siempre con NT = NR): la tasa se multiplica por NL y el tiempo de envío se divide. El precio: cada antena RX recibe la suma de todas las señales — se interfieren mutuamente, y a más antenas, más interferencia. En el TX multi-codeword cada señal tiene su propio bloque de coding & modulation, lo que permite darles distinta robustez (PARC): la primera señal en decodificarse (máxima interferencia) usa la modulación más robusta. El receptor aplica SIC (cancelación sucesiva de interferencia): demodula y decodifica la 1ª señal, la re-codifica y la resta de lo recibido; la 2ª se decodifica con SIR mejorada… y así sucesivamente hasta la señal NL.

Fuente
→ Bits
→
Demux
N_L señales
→
Coding & Mod.
POR SEÑAL (PARC)
→
Mapeo a antenas
N_T× IFFT+CP
→
Canal MIMO H
+ AWGN (×N_R)
→
Quita CP
+ FFT (×N_R)
→
SIC: detectar →
decod → restar (×N_L)
→
Remux
→ Fuente
Bloques resaltados = modulación independiente por señal (TX multi-codeword, diap. 204) y cancelación sucesiva de interferencia (SIC, diap. 206-207).

Simulación

Parámetros Calculados

Esquema de multiplexación — señal por antena × subportadora OFDM

Codificación de Canal LTE (convolucional y turbo)

Fuente
→ Bits
→
Codificador
Turbo / Conv.
→
Mapeo QAM
+ IFFT + CP
→
Canal
+ AWGN
→
Quita CP+FFT
+ ZF
→
LLR
(|H|²)
→
Decodificador
BCJR / Viterbi
→
Bits
→ Fuente

Simulación

Parámetros Calculados