Novas tecnicas de processamento espaço-temporal em transmissão conciliando diversidade e beamforming

• Main Author: Zanatta Filho, Danilo
• Other Authors: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: [s.n.] 2006
• Subjects: Processamento de sinal adaptativo; Sistemas de comunicação móvel; Antenas ajustáveis; Telecomunicações; Smart antennas; Adaptive signal processing; Mobile communications systems; Telecommunications
• Online Access: ZANATTA FILHO, Danilo. Novas tecnicas de processamento espaço-temporal em transmissão conciliando diversidade e beamforming. 2006. 166p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/260848>. Acesso em: 7 ago. 2018.; http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/260848

Orientador: João Marcos Travassos Romano === Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação === Made available in DSpace on 2018-08-07T23:30:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ZanattaFilho_Danilo_D.pdf: 1987916 bytes, checksum: be6038a70235bda4b62a193a0296ffb7 (MD5) Previous issue date: 2006 === Resumo: O presente trabalho trata da utilização, em transmissão, de um arranjo de antenas na estação rádio-base de um sistema de comunicação celular. Na recepção, as soluções para explorar o arranjo são atualmente bem estabelecidas na literatura. Por outro lado, na transmissão, o problema se mantém aberto. Duas abordagens são possíveis: explorar o arranjo de antenas em beamforming ou em diversidade. Essas duas abordagens se opõem pelas hipóteses sobre a correlação dos canais, o que implica um maior ou menor espaçamento entre as antenas, de acordo com o ambiente de propagação. Na prática, essas hipóteses são muito difíceis de se respeitar. Nesta dissertação, pretendemos tratar esta questão na sua globalidade, conciliando diversidade e beamforming para melhor explorar o arranjo de antenas. Consideramos o contexto monousuário, assim como o caso multiusuário. No caso monousuário, propomos uma estrutura de transmissão composta por uma técnica de diversidade de transmissão clássica aplicada a antenas virtuais diretivas e idealmente independentes. Essas antenas virtuais são fabricadas por meio de filtros puramente espaciais aplicados às antenas reais. O conjunto desses filtros é chamado precoder e se intercala entre a diversidade de transmissão e o arranjo de antenas utilizado em transmissão. Esse precoder desempenha um duplo papel, o de realizar o beamforming e o de criar a diversidade por meio de antenas virtuais idealmente independentes, conciliando assim diversidade de transmissão e beamforming em transmissão. Duas abordagens são propostas para se obter o precoder , uma baseada na minimização da variância da potência recebida pelo móvel e a segunda baseada diretamente na minimização da taxa de erro. Comparadas às técnicas clássicas, as novas técnicas apresentam melhores desempenhos. Em seguida, propomos uma extensão dessa estrutura ao contexto multiusuário, para o qual técnicas de diversidade de transmissão ainda não foram propostas na literatura. Propomos a adaptação conjunta dos precoders, buscando minimizar a potência total de transmissão, respeitando as BERs alvo dos usuários. De maneira análoga ao caso monousuário, os precoders permitem conciliar beamforming e diversidade de transmissão. Comparada às técnicas clássicas de beamforming multiusuário, a nova abordagem introduz diversidade de transmissão ao enlace, apresentando melhores desempenhos === Abstract: This work deals with the use of an antenna array at the base station of a mobile communication system for transmission. In reception, solutions that exploit the antenna array are now well established. In transmission, however, the problem remains open. Two approaches are possible: exploit the array by using beamforming techniques or by using diversity techniques. These two approaches are based on opposing assumptions about the channels correlation, which implies a greater or smaller distance between antennas, depending on the environment. In practice, these assumptions are not verified. Here, we aim to deal with the problem as a whole for better exploiting the antenna array. This work treats the single-user case, as well as the multiuser scenario. In the single-user case, we propose a transmission scheme composed of a classical transmit diversity technique applied to virtual antennas, which are directive and ideally independent. These virtual antennas are produced by means of purely spatial filters applied to the real antennas. This set of filters is called precoder, and acts as the interface between the transmit diversity technique and the transmit antenna array. The precoder function is twofold; to beamform the transmit signal, and to create diversity by means of ideally independent virtual antennas, thus combining transmit diversity and transmit beamforming. We propose two approaches to obtain this precoder, one based on the minimization of the variance of the received power at the mobile, and the other directly based on the minimization of the error rate. Compared to more classical approaches, the performance of the new methods reveals their advantage. Then, we extend this scheme to a multiuser context, for which transmit diversity techniques have not yet been developed. We propose to jointly adapt the precoders by minimizing the total transmit power while satisfying the users¿ target BER. Similarly to the single-user case, the precoders allow to combine beamforming and transmit diversity. Compared to classical multiuser beamforming techniques, the new approach adds diversity to the link and obtains in return better performances === Doutorado === Telecomunicações e Telemática === Doutor em Engenharia Elétrica