Detecção, alocação de potência e sensoriamento espectral em sistemas de comunicação

• Main Author: Ricardo Tadashi Kobayashi
• Other Authors: Taufik Abrão .
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Estadual de Londrina. Centro de Tecnologia e Urbanismo. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. 2016
• Online Access: http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000209344

Ao longo deste trabalho, temas vinculados a sistemas com múltiplas antenas (MIMO - Multiple-Input Multiple-Output) e ao sensoriamento espectral em rádios cognitivos são abordados com o intuito de associá-los a um contexto contemporâneo em telecomunicações. Inicialmente, o desempenho de uma série de detectores MIMO é avaliado para o uplink considerando-se canais correlacionados, provenientes da alta densidade de antenas advinda de sistemas MIMO de larga escala. Sob tal cenário, alguns detectores MIMO, como o detector MMSE combinado ao cancelamento sucessivo de interferência ordenado (MMSE-OSIC), podem operar de forma bastante peculiar. O detector MMSE-OSIC apresentou um comportamento inesperado e negativo proveniente da decomposição QR ordenada, que rendeu um estudo estatístico de tal decomposição almejando-se sanar as anomalias do detector afetado. Outro assunto abrangido neste trabalho foi a distribuição de potência ótima em sistemas MIMO operando sob a técnica eigen-beamforming. Em especial, o problema de alocação de potência para a BER ótima foi solucionado através das condições de KKT e da função W de Lambert, evitando-se o uso de métodos numéricos como os métodos da barreira ou da penalidade. Adicionalmente, foi estudado os efeitos do assincronismo em sistemas MIMO massivo, dada a tendência dos sistemas de telecomunicação operarem em frequências cada vez mais elevadas (dezenas de GHz no contexto 5G). Neste contexto, verificou-se os efeitos do assincronismo no treinamento de canal, quer seja sobre o erro das estimativas, quer seja no desempenho final dos sistemas MIMO, dado o uso de sequências clássicas de treinamento como as de Walsh-Hadamard, Gold e Quaternária. Por fim, este trabalho também lida com o sensoriamento espectral multi-banda através de um esquema proposto baseado no produto de wavelets. Neste contexto, deu-se ênfase ao estudo e análise do sensoriamento de sinais OFDM realizado pelo método proposto. === Throughout this work, some topics related to multiple antenna systems ( MIMO - Multiple-Input Multiple-Output) and spectral sensing in cognitive radios are addressed in order to link them to other modern telecommunication topics. Initially, the performance of a series of MIMO detectors is analysed for tbe uplink transmission considering correlated channels, a consequence of the high antenna density in massive MIMO systems. Under such a scenario, some MIMO detectors, like the MMSE aided by the Successive-Interference-Cancelation (OSIC) technique, can operate in a quite peculiar way. The MMSE-OSIC detector presented an unexpected and negative behavior due to the sorted QR decomposition, bringing the opportunity for a statistic study on this decomposition, aiming to solve the anomalies on the affected detector. Another subject discussed in this work was the optimal power allocation used in MIMO systems operating under the eigen-beamforming transmission. Particularly, the minimum BER power allocation was solved through the KKT conditions and the Lambert W function, which avoided the use of numerical methods such as the barrier or the penalty methods. Additionally, it was studied the effects of asynchronism in massive MIMO systems, as telecommunication systems operate in ever increasing frequencies. In this context, an analysis of the effects the asynchronism is proceeded, regarding the errors of channel estimates and the end performance, given the usage of classical sequences such as Walsh-Hadamard, Gold and Quaternary. Finally, this work also deals with the multi-band spectral sensing through a proposed scheme based on the product of wavelets. In this context, the focus lied on the analysis of the spectrum sensing of OFDM signals performed by the proposed method.