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Previous issue date: 2016-03-31 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta tese concentra-se na redução da complexidade computacional e na necessidade de
largura de banda associada com a utilização de técnicas de alocação de recursos em sistemas
de comuniação via rede elétrica (power line communication – PLC) com base no
esquema de multiplexação por divisão ortogonal na frequência (orthogonal frequency division
multiplexing – OFDM). Neste contexto, é introduzida a técnica sub-ótima chamada
de temporal compressive resource allocation (TCRA). Esta técnica é capaz de explorar
a relação existente entre microslots (exploração no domínio do tempo) para reduzir o
número de vezes por segundo que alocação de recursos é executada. Além disso, é proposto
um novo parâmetro, denominado de banda de coerência da relação sinal ruído
normalizada (normalized signal to noise ratio – nSNR) para informar precisamente a planicidade
da nSNR. A eficácia deste parâmetro é comparada com a banda de coerência.
Diante disto, sua modelagem estatística para ambientes in-home, outdoor de baixa tensão
e PLC-wireless é apresentada considerando distribuições de componentes individuais
e misturas de Gaussianas. Com base na definição da banda de coerência da nSNR, é descrita
a técnica sub-ótima denominada spectral compressive resource allocation (SCRA).
Ela explora a relação existente entre os sub-canais adjacentes (exploração no domínio da
frequência) para reduzir a dimensão do vector de nSNR, que é a principal informação de
entrada para a técnicas de alocação de recursos. Com base no fato de que a geometria
de tiles associadas com a transformada de Fourier discreta limita os ganhos associados
com o uso da técnica SCRA em conjunto com o esquema OFDM, é introduzido pela primeira
vez o esquema chamado multiplexação por divisão ortogonal no tempo-frequência
(orthogonal time-frequency division multiplexing – OTFDM). Este esquema se baseia na
transformada ortogonal de Stockwell discreta para oferecer diferentes geometrias de tiles
e funciona tanto para comunicação de dados em banda de base quanto em banda passante.
Os resultados numéricos baseados em canais PLC medidos e no uso de protótipo
de transceptores PLC mostram que as técnicas TCRA e SCRA podem trocar redução
de complexidade computacional por perda de taxa de transmissão e que economia de
complexidade computacional relevante pode ser realizada com baixas perdas na taxa de
transmissão. Ademais, os resultados numéricos mostram que o esquema OTFDM pode
ser superado pelo esquema de OFDM se a informação de estado de canal não está disponível
no lado do transmissor. No entanto, a disponibilidade de tais informações no lado do
transmissor permite a utilização do esquema OTFDM em conjunto com a técnica SCRA
atingir uma melhoria notável em comparação com o esquema OFDM trabalhando com a
técnica SCRA. / This dissertation focuses on the computational complexity reduction and on the need for
network bandwidth associated with the use of resource allocation techniques in power
line communication (PLC) system based on orthogonal frequency division multiplexing
(OFDM) scheme. In this context, the so-called temporal compressive resource allocation
(TCRA) technique, which is a sub-optimal technique, is introduced. The TCRA is capable
of exploiting the existing relationship among microslots (time domain exploitation) to reduce
the number of times per second the resource allocation technique is executed. Also, a
noval parameter, called nSNR coherence bandwidth, that precisely informs the flatness of
the normalized signal to noise ratio (nSNR) is proposed. The effectiveness of this parameter
is compared to the coherence bandwidth. Also, its statistical modeling for in-home,
outdoor and low-voltage, and hybrid PLC-wireless channels with single-component and
Gaussian mixture distributions is presented. Based on the nSNR coherence bandwidth
definition, the spectral compressive resource allocation (SCRA) technique, which is a suboptimal
technique, is outlined. The SCRA technique exploits the existing relationship
among adjacent subchannels (frequency domain exploitation) to reduce the dimensionality
of the nSNR vector, which is the main feeding information for the resource allocation
technique. Based on the fact that the geometry of the tiles associated with the discrete
Fourier transform limits the gains associated with the use of the SCRA together with the
OFDM scheme, the so-called orthogonal time-frequency division multiplexing (OTFDM)
scheme is, for the first time, introduced. The OTDFM scheme, which is based on the
discrete orthogonal Stockwell transform, offers different tile geometries and works in both
baseband and passband data communications. Numerical results based on measured
PLC channels and the use of prototype of PLC transceivers show that TCRA and SCRA
techniques can trade computational complexity reduction with data rate loss and relevant
computational complexity savings may be accomplished with low data rate losses.
Moreover, the numerical results show that the OTFDM scheme may be outperformed
by the OFDM scheme if channel state information is not available at the transmitter
side; however, the availability of such information at the transmitter side allow the use
of the OTFDM scheme together with the SCRAs achieve remarkable improvement in
comparison with OFDM scheme working with the SCRA technique.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/2268 |
| Date | 31 March 2016 |
| Creators | Colen, Guilherme Ribeiro |
| Contributors | Ribeiro, Moises Vidal, Duque, Carlos Augusto, Cerqueira, Augusto Santiago, Campos, Marcello Luiz Rodrigues de, Lopes, Renato da Rocha |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, UFJF, Brasil, Faculdade de Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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