Aim:   In   this   assignment,   you   will  use   Matlab   to   simulate   multiple-antenna communication systems, demonstrate an understanding of modulation techniques in 4G, and review the literature on 5G scenario and use cases.

What to submit: Your coursework must be submitted as a report in Word format to Turnitin. All Matlab scripts used must be included in an appendix at the end of the report. This includes all additional functions you have written as part of your code (if any). Your Matlab code must be well-commented and documented. All references must be in IEEE format. Please note that 4 marks will be allocated to the presentation and organisation of your report including the documentation ofyour Matlab code.

Part 1

1)  Assume a single-input single-output (SISO) system operates at 2.6 GHz with a line- of-sight channel between the transmitter (Tx) and the receiver (Rx).

Write a Matlab script that simulates transmission of a randomly generated bitstream of 106 bits over an Additive white Gaussian noise (AWGN) channel using the three modulation techniques used in LTE-A (4G), i.e., QPSK, 16-QAM and 64-QAM. Plot and compare the bit error rate (BER) of these modulation techniques as a function of the energy per bit to noise power spectral density ratio (Eb/N0) for an AWGN channel. Discuss and analyse your results.

[10 marks]

2)  Considering QPSK modulation only, demonstrate the array gain in multiple-antenna systems by comparing the BER of the SISO system in (1) with that of single-input multiple-output (SIMO), multiple-input single-output (MISO), and multiple-input multiple-output (MIMO) systems.

−   Assume the Rx array in SIMO is a 4-element uniform linear array (ULA) with half-wavelength spacing

−   Assume the Tx array in MISO is a 4-element ULA with half-wavelength spacing

−   Assume a MIMO system with a 4-element ULA Tx array and a 4-element ULA Rx array all with half-wavelength spacing.

Discuss and analyse your results

[14 marks]

Part 2

For  the  International  Mobile  Telecommunications  (IMT)-Advanced  system,  the International Telecommunication Union defines the propagation model for a non-line- of-sight urban macro-cell scenario with a base station antenna height of 30 m and a mobile antenna height of 1.5 m as:

  = 32 log10() + 32.4 + 20 log10()

where L is the magnitude of the link attenuation in dB, r is the range in m, andfc is the carrier frequency in GHz.

Table  1 shows the link budget for the uplink on a mobile communication  system operating on 2100 MHz.