Performance of Millimeter Wave Massive MIMO with the Alamouti Code

Abstract

Alouzi, Mohamed. M.A.Sc. Royal Military College of Canada, 19 April, 2017. Performance of Millimeter Wave Massive MIMO with the Alamouti code. Supervised by Dr. Francois Chan. Severe attenuation in multipath wireless environments makes the performance of communication systems unreliable. Therefore, MIMO (multiple input multiple output) was proposed to provide a wireless system with diversity and spatial multiplexing. Massive MIMO was recently proposed to gain the advantage of conventional MIMO but on a much greater scale. Massive MIMO can achieve a much higher capacity without requiring more wireless spectrum; however, it is still difficult to implement because of some challenges, such as pilot contamination. The need for higher data rate led researchers to propose another technique called Millimeter Wave (mmW) massive MIMO that offers a larger bandwidth compared to the current wireless systems. Because of the higher path loss at mmW frequencies, and the poor scattering nature of the mmW channel, directional beamforming techniques with large antenna arrays and the Alamouti coding scheme are used to improve the performance of the mmW massive MIMO systems. Computer simulations have shown that a gain of 15 dB or more can be achieved using the Alamouti code.

Alouzi, Mohamed. M.A.Sc. Collège militaire royal du Canada, 19 April, 2017. Performance du MIMO massif avec onde millimétrique et code d’Alamouti. Supervisé par le Dr Francois Chan.

L’atténuation sévère dans les environnements sans fil multi-chemins rend la performance des systèmes de communications non-fiable. Par conséquent, MIMO (en anglais, « Multiple-Input Multiple-Output » ou Entrée-Multiple Sortie-Multiple) a été proposé pour offrir de la diversité et multiplexage spatial à un système sans fil. Le MIMO massif a récemment été proposé pour obtenir l’avantage du MIMO conventionnel mais sur une échelle beaucoup plus grande. Le MIMO massif peut procurer une capacité beaucoup plus élevée sans nécessiter un spectre sans fil plus grand ; cependant, c’est encore difficile d’implémenter cette technique à cause de certains défis, comme la contamination du pilote. Le besoin pour un taux de transmission plus élevé a conduit les chercheurs à proposer une autre technique, appelée MIMO massif avec onde millimétrique, qui offre une largeur de bande plus grande comparée aux systèmes sans fil actuels. A cause de la perte du chemin plus grande dans les fréquences millimétriques et de la dispersion plus faible du canal millimétrique, les techniques de formation de faisceau directionnel avec de grands réseaux d’antennes et le codage d’Alamouti sont utilisées pour améliorer la performance des systèmes MIMO massif avec onde millimétrique. Des simulations sur ordinateur ont montré qu’un gain de 15 dB ou plus peut être obtenu avec le code d’Alamouti.