CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Devido ao rÃpido crescimento e os agressivos requisitos de vazÃo nas atuais redes sem fio, como os sistemas celulares de 4 a GeraÃÃo, a interferÃncia se tornou um problema que nÃo pode mais ser negligenciado. Neste contexto, o Alinhamento de InterferÃncia (IA) tem surgido como uma tÃcnica promissora que possibilita transmissÃes livres de interferÃncia com elevada eficiÃncia espectral. No entanto, trabalhos recentes tÃm focado principalmente nos ganhos teÃricos que esta tÃcnica pode prover, enquanto esta dissertaÃÃo visa dar um passo na direÃÃo de esclarecer alguns dos problemas prÃticos de implementaÃÃo da tÃcnica em redes celulares, bem como comparÃ-la com outras tÃcnicas bem estabelecidas.
Uma rede composta por trÃs cÃlulas foi escolhida como cenÃrio inicial de avaliaÃÃo, para o qual diversos fatores realistas foram considerados de modo a realizar diferentes anÃlises. A primeira anÃlise foi baseada em imperfeiÃÃes de canal, cujos resultados mostraram que o IA Ã mais robusto aos erros de estimaÃÃo de canal que o BD (do inglÃs, Block Diagonalization), enquanto as duas abordagens sÃo igualmente afetadas pela correlaÃÃo entre as antenas.
O impacto de uma interferÃncia externa nÃo-coordenada, que foi modelada por diferentes matrizes de covariÃncia de modo a emular vÃrios cenÃrios, tambÃm foi avaliado. Os resultados
mostraram que as modificaÃÃes feitas nos algoritmos de IA podem melhorar bastante seus desempenho, com uma vantagem para o algoritmo que suprime um Ãnico fluxo de dados, quando sÃo comparadas as taxas de erro de bit alcanÃadas por cada um. Para combinar os fatores das anÃlises anteriores, as variaÃÃes temporais de canal foram consideradas. Neste conjunto de simulaÃÃes, alÃm da presenÃa da interferÃncia externa, os prÃ-codificadores sÃo calculados atravÃs de medidas atrasadas de canal, levando a resultados que corroboraram com as anÃlises anteriores.
Um fato recorrente percebido em todas as anÃlises anteriores à o dilema entre aplicar os algoritmos baseados em BD, para que se consiga alcanÃar maiores capacidades, ou enviar a informaÃÃo atravÃs de um enlace mais confiÃvel utilizando o IA. Uma maneira de esclarecer este dilema à efetivamente realizar simulaÃÃes a nÃvel sistÃmico, para isto foi aplicado um simulador sistÃmico composto por um grande nÃmero de setores. Como resultado, todas as anÃlises realizadas neste simulador mostraram que a tÃcnica de IA atinge desempenhos intermediÃrios entre a nÃo cooperaÃÃo e os algoritmos baseados na prÃ-codificaÃÃo conjunta.
Uma das principais contribuiÃÃes deste trabalho foi mostrar alguns cenÃrios em que a tÃcnica do IA pode ser aplicada. Por exemplo, quando as estimaÃÃes dos canais nÃo sÃo tÃo confiÃveis à melhor aplicar o IA do que os esquemas baseados no processamento conjunto. TambÃm mostrou-se que as modificaÃÃes nos algoritmos de IA, que levam em consideraÃÃo a interferÃncia externa, podem melhorar consideravelmente o desempenho dos algoritmos. Finalmente, o IA se mostrou uma tÃcnica adequada para ser aplicada em cenÃrios em que a interferÃncia à alta e nÃo à possÃvel ter um alto grau de cooperaÃÃo entre os setores vizinhos. / Due to the rapid growth and the aggressive throughput requirements of current wireless networks, such as the 4th Generation (4G) cellular systems, the interference has become an issue that cannot be neglected anymore. In this context, the Interference Alignment (IA) arises as a promising technique that enables transmissions free of interference with high-spectral efficiency. However, while recent works have focused mainly on the theoretical gains that the technique could provide, this dissertation aims to go a step further and clarify some of the practical issues on the implementation of this technique in a cellular network, as well as compare it to other well-established techniques.
As an initial evaluation scenario, a 3-cell network was considered, for which several realistic factors were taken into account in order to perform different analyses. The first analysis was based on channel imperfections, for which the results showed that IA is more robust than Block Diagonalization (BD) regarding the Channel State Information (CSI) errors, but both are similarly affected by the correlation among transmit antennas. The impact of uncoordinated interference was also evaluated, by modeling this interference with different covariance matrices in order to mimic several scenarios. The results showed that
modifications on the IA algorithms can boost their performance, with an advantage to the approach that suppresses one stream, when the Bit Error Rate (BER) is compared. To combine both factors, the temporal channel variations were taken into account. At these set of simulations, besides the presence of an external interference, the precoders were calculated using a delayed CSI, leading to results that corroborate with the previous analyses.
A recurring fact on the herein considered analyses was the dilemma of weather to apply the Joint Processing (JP)-based algorithms in order to achieve higher sum capacities or to send the information through a more reliable link by using IA. A reasonable step towards solving this dilemma is to actually perform the packet transmissions, which was accomplished by employing a system-level simulator composed by a large number of Transmission Points (TPs). As a result, all analyses conducted with this simulator showed that the IA technique can provide an intermediate performance between the non-cooperation and the full cooperation scheme.
Concluding, one of the main contributions of this work has been to show some scenarios/cases where the IA technique can be applied. For instance, when the CSI is not reliable it can be better to use IA than a JP-based scheme. Also, the modifications on the algorithms to take into account the external interference can boost their performance. Finally,
the IA technique finds itself in-between the conventional transmissions and Coordinated Multi-Point (CoMP). IA achieves an intermediate performance, while requiring a certain degree of cooperation among the neighboring sectors, but demanding less infrastructure than the JP-based schemes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:7424 |
| Date | 02 August 2013 |
| Creators | Paulo Garcia Normando |
| Contributors | Yuri Carvalho Barbosa Silva, Walter da Cruz Freitas Jr., Renato Machado |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia de TeleinformÃtica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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