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Type: Dissertação
Title: Sistema cooperativo OFDMA UPLINK Multiusuário com amplificadores de potência não lineares: caracterização teórica e alocação de recursos
Title in English: OFDMA UPLINK co-operative system Multi-user with non-linear power amplifiers: theoretical characterization and resource allocation
Authors: Magalhães, Syllas Rangel Carneiro
Advisor: Fernandes, Carlos Alexandre Rolim
Keywords: Alocação de recursos;Comunicações cooperativas;OFDMA;PA não linear;MIMO massivo
Issue Date: 3-Dec-2020
Citation: MAGALHÃES, S. R. C. Sistema cooperativo OFDMA UPLINK Multiusuário com amplificadores de potência não lineares: caracterização teórica e alocação de recursos. 2020. 76 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação - Campus de Sobral, Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2020.
Abstract in Brazilian Portuguese: Neste trabalho, é feito um estudo do uplink de um sistema OFDMA (do inglês, Orthogonal Frequency Division Multiple Access) cooperativo multiusuário e multirelay com amplificadores de potência não lineares nos usuários e nos relays, tanto para o caso MIMO (do inglês, Multiple Input Multiple Output) massivo quanto para o caso de única antena na estação base. Primeiramente, é realizada uma caracterização teórica do cenário considerado. Em particular, as expressões analíticas para a variância da distorção não linear derivadas em um trabalho prévio são generalizadas para o cenário considerado. Além disso, expressões fechadas para a relação sinal-ruído (do inglês, Signal-to-Noise Ratio - SNR) instantânea do sistema considerado são derivadas. Estas expressões desenvolvidas, além de fornecerem uma caracterização da qualidade do enlace do sistema, são usadas pelos algoritmos de alocação de potência propostos na dissertação. Em seguida, duas técnicas de seleção de relay e alocação de subportadora são propostas para o problema considerado, ambas com o objetivo de maximização da capacidade total do sistema. A primeira técnica proposta é um algoritmo heurístico de baixa complexidade computacional, desenvolvido com base nas expressões para SNR instantânea do sistema. Já a segunda técnica proposta é baseada em algoritmo genético (do inglês, Genetic Algorithm - GA), com o cálculo do fitness dos indivíduo baseado na expressão desenvolvida para o cálculo da SNR instantânea do sistema. Resultados de simulação numérica validam as expressões derivadas e mostram que as técnicas propostas fornecem ganhos consideráveis de capacidade em relação ao caso em que as distorções não lineares não são levadas em conta.
Abstract: In this work, a multiuser and multirelay cooperative OFDMA uplink system with nonlinear power amplifiers in both users and relays is investigated, for both massive MIMO and singleantenna base station scenarios. Firstly, a theoretical characterization of the considered scenario is performed. Analytical expressions for the power amplifier nonlinear distortion variance derived in a previous work are generalized for the considered scenario. In addition, closed-form expressions for the instantaneous signal-to-noise ratio (SNR) of the considered system are derived. These developed expressions, in addition to providing a characterization of the link quality of the system, are used by the power allocation algorithms proposed in this dissertation. Then, two relay selection and subcarrier allocation techniques are proposed to solve the considered problem, both with the objective of maximizing the total system capacity. The first proposed technique is a heuristic algorithm with low computational complexity, developed based on the expressions for instantaneous SNR of the system. The second proposed technique is based on genetic algorithm, with the calculation of the individual’s fitness also based on the developed SNR expressions. Numerical simulation results validate the derived expressions and show that the proposed techniques provide considerable capacity gains in relation to the case where nonlinear distortions are not taken into account.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/56456
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2020_dis_srcmagalhaes.pdfMAGALHÃES, S. R. C. Sistema cooperativo OFDMA UPLINK Multiusuário com amplificadores de potência não lineares: caracterização teórica e alocação de recursos. 2020. 76 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação - Campus de Sobral, Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2020.1,65 MBAdobe PDFView/Open


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