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Title in Portuguese: Direcionamento de feixes de baixa complexidade para redes sem fio multicast
Author: Santos, Ricardo Brauner dos
Advisor(s): Silva, Yuri Carvalho Barbosa
Keywords: Teleinformática
Informação - Transmissão
Sistemas de transmissão de dados
Multicast transmission
Transmit beamforming
Cooperative relaying
Issue Date: 31-Jul-2018
Citation: SANTOS, Ricardo Brauner dos. Direcionamento de feixes de baixa complexidade para redes sem fio multicast. 2018. 91 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: Neste trabalho estudamos o direcionamento de feixes (BF) em sistema multicast para maximizar a mínima relação sinal-interferência mais ruído (SINR) entre todos os usuários. Considera-se neste caso a definição mais estrita de multicast, em que a mesma informação é transmitida para todos os usuários de um grupo. O multicasting é estudado em dois cenários. No primeiro cenário estudamos o impacto de um repetidor com uma única antena no cenário de BF em sistema com um único grupo multicast. Neste contexto, duas abordagens gerais para resolver o problema foram usadas. Na primeira abordagem o problema é dividido em dois subproblemas: o problema de pré-codificação, onde uma solução de BF multicast sem repetidor é usada para gerar o filtro de transmissão, e o problema de repetição, onde a solução do problema de pré-codificação é adaptada pra melhorar o sinal efetivo combinado da estação rádio-base (BS) e do repetidor. Na segunda abordagem, duas soluções são propostas que tentam otimizar o problema completo de uma só vez. Na primeira, o algoritmo baseado em relaxação semi-definida (SDR) é aplicado ao canal efetivo combinado da BS e do repetidor. Na outra solução um algoritmo heurístico chamado Rotação Iterativa com Repetidor (RIR) otimiza de forma iterativa o BF para o usuário com o pior canal, através de uma combinação linear entre o filtro de pré-codificação atual e o filtro ótimo para o usuário exposto ao pior canal. Resultados de simulação mostraram que o ganho do esquema proposto supera a perda do intervalo de transmissão adicional com ganhos em relação sinal-ruído (SNR) mínima e na taxa de transmissão do sistema. Também estudamos a maximização da mínima SINR no cenário de BF em sistema multicast com múltiplos grupos. O algoritmo de rotação iterativa multi-grupo (MIRG) usa uma abordagem similar ao RIR com iterações adicionais que reduzem a interferência dos outros grupos ao grupo do usuário com a pior SINR. Resultados de simulação mostraram que o MIRG apresenta pequenas perdas em relação ao algoritmo baseado em SDR, mas possui uma complexidade computacional menor
Abstract: In this work we study beamforming (BF) in a multicast system to maximize the minimum signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) among all user equipments (UEs). The strict definition of multicast is considered in this case, where the same information is transmitted to all users within a group. Multicasting is studied in two scenarios. In the first scenario we studied the impact of a relay with a single antenna in a BF system with a single-group multicast. In this context, two general approaches to solve the problem have been used. In the first approach the problem is divided into two sub-problems: the precoding problem, where a non-relayed solution of multicast BF is used to generate the transmission filter, and the repetition problem, where the solution of the precoding problem is adapted to improve the combined effective signal of the base station (BS) and the relay. In the second approach, two solutions are proposed that attempt to optimize the whole problem simultaneously. In the first one, the SDR algorithm is applied to the combined BS and relay channel. In the other solution, a heuristic algorithm called Relayed Iterative Rotation (RIR) iteratively optimizes the BF for the UE under the worst channel through a linear combination between the current pre-coding filter and the optimal filter for the worst UE. Simulation results have shown that the gain of the proposed scheme outweighs the loss of the additional transmission interval with gains in the minimum signal-to-noise ratio (SNR) and in the transmission rate of the system. We also studied the maximization of the minimum SINR in the BF scenario in a multicast system with multiple groups. The multigroup iterative rotation (MIRG) algorithm uses an approach similar to RIR, with additional iterations that reduce the interference of the other groups in the multicast group of the UE with the worst SINR. Simulation results showed that MIRG presents small losses in comparison to the algorithm based on SDR, but requiring a reduced computational complexity
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/35981
Appears in Collections:DETE - Teses defendidas na UFC

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