Theses

MIMO Cooperativo Distribuido en Redes Inalámbricas más allá del 2020

Año

2016

Author

  Jorge Cabrejas Peñuelas

Director(s)

  José Francisco Monserrat del Río
  Narcis Cardona Marcet

Abstract

Los sistemas de comunicaciones móviles están siendo desarrollados en la actualidad con el objetivo de ofrecer tasas de datos de pico hasta 20 veces mayores que las proporcionadas por LTE-Advanced Rel 10. Sin embargo, esta mejora en prestaciones está lejos de ser la experimentada por los usuarios que están lejos de la Estación Base (EB). En este sentido, existe un consenso en que la mejor manera de lograr la misma calidad para todos los usuarios es con el uso de redes heterogéneas formadas de macroceldas, microceldas, femtoceldas y relays. Esta Tesis estudia el uso del Relay Móvil (RM) para proporcionar servicio a usuarios que estén en el borde de la celda. El RM es una extensión natural del relay fijo en el cual los usuarios que están en reposo podrían retransmitir señales recibidas de otros transmisores para mejorar las tasas de datos. Esta Tesis se enfoca en proponer y evaluar nuevas técnicas que gestionen el uso del RM en las redes celulares de nueva generación. En particular, la Tesis estudia el MR desde dos puntos de vista complementarios. El primer punto de vista investiga la gestión del RM a nivel de red a través de un protocolo de señalización conocido como Media Independent Handover. La idea principal de este mecanismo es usar esta señalización para conectar la EB y el usuario en una de las siguientes dos maneras. En la primera, ambas entidades están conectadas directamente a través de la red inalámbrica xG (x=2, 3, 4, 5). En la segunda, existe una conexión xG entre la EB y el RM, y otra entre el RM y el usuario a través de una red inalámbrica local IEEE 802.11. Las investigaciones en esta Tesis buscan un compromiso entre usar múltiples RMs y reducir la carga de señalización. El segundo punto de vista trata de la integración del RM a nivel radio. Esto consiste en detectar, proponer y evaluar nuevas técnicas de transmisión que solucionen los inconvenientes derivados de la detección coherente. Como en los sistemas punto a punto, emplear múltiples antenas en un sistema cooperativo puede mejorar la efficiencia espectral respecto a los sistemas con una única antena transmisora asumiendo que el estado del canal está disponible en el receptor. Sin embargo, realizar una detección coherente en una red asistida con relays consume más recursos que una red punto a punto ya que la detección coherente requiere la estimación de canal de los enlaces fuente-relay, relay-destino y fuente-destino. La solución propuesta es usar técnicas de transmisión que no necesiten el conocimiento del canal para realizar la detección. Esta Tesis evalúa el uso de métodos de comunicación en lazo abierto a un único usuario sobre canales MIMO con desvanecimientos Rayleigh temporalmente correlados. Por otra parte, en sistemas multiportadora, se propone transmitir la Señalización Grassmannian (SG) en el bloque virtual formado por el tiempo de coherencia y el ancho de banda de coherencia. Esta propuesta se debe al hecho de que la SG alcanza tasas de datos cercanas a la capacidad en canales block-fading. Sin embargo, este tipo de canal no es común en sistemas reales puesto que la correlación del canal se encuentra a menudo en frecuencia, tiempo y espacio. Por esta razón, el siguiente objetivo es evaluar las prestaciones de la SG comparadas con los modos de transmisión de diversidad de LTE, analizando el impacto de la movilidad del usuario y la correlación de las antenas. Gracias a estas investigaciones, apuntamos que los sistemas no coherentes son técnicas prometedoras en escenarios con movilidad y un alto número de antenas transmisoras. En escenarios no coherentes multiusuario del enlace descendente, se propone utilizar superposition coding y un esquema de detección subóptimo que reduce la complejidad respecto a la detección de máxima verosimilitud. Finalmente, se propone que la SG sea transmitida en una nueva portadora donde ninguna señal de referencia se transmita. De esta forma, el usuario...

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