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A violação de direitos autorais é passível de sanções civis e penais.
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Coleção Digital
Título: TÉCNICAS DE PRÉ-CODIFICAÇÃO, COMBINAÇÃO E ALOCAÇÃO DE POTÊNCIAS PARA SISTEMAS MIMO MULTIUSUÁRIO COM MÚLTIPLO ACESSO POR PARTIÇÃO DE TAXA Autor: ANDRÉ ROBERT FLORES MANRIQUE
Instituição: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO - PUC-RIO
Colaborador(es):
RODRIGO CAIADO DE LAMARE - ORIENTADOR
Nº do Conteudo: 53557
Catalogação: 06/07/2021 Idioma(s): INGLÊS - ESTADOS UNIDOS
Tipo: TEXTO Subtipo: TESE
Natureza: PUBLICAÇÃO ACADÊMICA
Nota: Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=53557@1
Referência [en]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=53557@2
Referência DOI: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.53557
Resumo:
Título: TÉCNICAS DE PRÉ-CODIFICAÇÃO, COMBINAÇÃO E ALOCAÇÃO DE POTÊNCIAS PARA SISTEMAS MIMO MULTIUSUÁRIO COM MÚLTIPLO ACESSO POR PARTIÇÃO DE TAXA Autor: ANDRÉ ROBERT FLORES MANRIQUE
Nº do Conteudo: 53557
Catalogação: 06/07/2021 Idioma(s): INGLÊS - ESTADOS UNIDOS
Tipo: TEXTO Subtipo: TESE
Natureza: PUBLICAÇÃO ACADÊMICA
Nota: Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=53557@1
Referência [en]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=53557@2
Referência DOI: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.53557
Resumo:
Os sistemas de múltiplas antenas empregam diferentes técnicas de processamento
de sinais em ambos extremos do sistema de comunicações para se
beneficiar das múltiplas dimensões espaciais e transmitir para diversos usuarios
usando os mesmos recursos de tempo e frequência. Desta forma, uma alta
eficiência espectral pode ser atingida sem precisar de largura de banda extra.
No entanto, o desempenho depende de uma estimativa do canal altamente precisa
do lado do transmissor, a qual é denominada channel state information
at the transmitter (CSIT). Se o valor estimado do canal for perfeito, o sistema
consegue suprimir a interferência multiusuário (MUI), que é a principal
responsável pela degradação do desempenho do sistema. Porém, supor uma estimativa
perfeita é bastante otimista pois sistemas reais introduzem incerteza
devido ao processo de estimação, a erros de quantização e a retardos próprios
dos sistemas. Nesse contexto, a técnica conhecida como divisão de taxas ou
rate splitting (RS) surge como uma ferramenta promissora para lidar com as
imperfeições na estimativa do canal. RS divide os dados em um fluxo comum
e vários fluxos privados e então sobrepõe o fluxo comum no topo dos fluxos
privados. Esta tese propõe várias técnicas de processamento que aumentam
ainda mais os benefícios dos sistemas RS.
Neste trabalho, consideramos o downlink (DL) de um sistema de comunicações
sem fio onde o transmissor envia mensagens independentes para cada
usuário. A métrica usada para avaliar o desempenho do sistema é a soma das
taxas ergódica (ESR). Diferente dos trabalhos convencionais em RS, consideramos
que os terminais dos usuários estão equipados com múltiplas antenas. Isso
nos permite implementar na recepção combinadores de fluxos que aumentem a
taxa do fluxo comum. Aumentar esta taxa é um dos grandes problemas dos sistemas
RS, uma vez que a taxa comum é limitada pelo pior usuário o que pode
degradar fortemente o desempenho do sistema. Assim, três combinadores de
fluxos diferentes são propostos e as expressões analíticas para calcular a soma
das taxas são apresentadas. Os combinadores são derivados empregando-se os
critérios Min-Max, MRC e MMSE. O critério Min-Max seleciona para cada
usuário a melhor antena para decodificar o símbolo comum. O MRC visa maximizar
o SNR ao decodificar o símbolo comum. Finalmente, o critério MMSE
minimiza o quadrado da diferença entre o símbolo comum e o sinal recebido.
Até o momento, RS foi considerado com precodificadores lineares. Devido
a isto, neste trabalho investigamos o desempenho do RS com precodificadores
não lineares. Para este fim, usamos diferentes tipos de precodificador
Tomlinson-Harashima (THP) baseados nos precodificadores lineares ZF e
MMSE. Em seguida, propomos um algoritmo multi-branch (MB) adequado
para o RS-THP proposto. Este algoritmo cria vários padrões de transmissão
e seleciona o melhor padrão para efetuar a transmissão. Esta técnica de préprocessamento
aumentam ainda mais a soma das taxas obtida, uma vez que o
desempenho do THP depende da ordem dos símbolos, porém também aumenta
a complexidade computacional. Expressões analíticas para calcular a soma das
taxas das técnicas propostas são derivadas por meio de análises estatísticas dos
principais parâmetros.
Finalmente, propomos quatro técnicas adaptativas diferentes de alocação
de potência, as quais se caracterizam por sua baixa complexidade computacional.
Duas destas técnicas são projetadas para sistemas SDMA convencionais,
enquanto as outras duas são projetadas para sistemas RS. Um dos principais
objetivos dos algoritmos propostos é realizar uma alocação de potência
robusta capaz de lidar com os efeitos prejudicias das imperfeições no CSIT.
É importante mencionar que a alocação de potência em sistemas RS é uma
das tarefas mais importantes e deve ser realizada com extremo cuidado. Se
a potência não for alocada corretamente, o desempenho do sistema RS será
bastante degradado e as arquiteturas convencionais, como SDMA e NOMA,
poderão ter um desempenho melhor. No entanto, a alocação de potência em
sistemas RS precisa da solução de problemas complexos de otimização, o que
aumenta o tempo gasto no processamento do sinal. Os algoritmos adaptativos
propostos reduzem a complexidade computacional e são uma solução atrativa
para aplicações práticas em sistemas de grande porte.
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