Um estudo sobre o impacto da codificação espaço-temporal e da multiplexação espacial em sistemas de comunicações sem fio

Abstract

Resumo: É bem conhecido que sistemas MIMO (MIMO: Multiple Input Multiple Output) fornecem um aumento na capacidade do canal sem precisar de maior largura de banda. Este efeito chama-se de ganho de multiplexação. Igualmente, num sistema MIMO com M antenas transmissoras e N antenas receptoras, existem MN enlaces independentes entre o transmissor e o receptor. Nesta situação, é possível fornecer uma proteção M N vezes maior que para o caso simples de uma antena transmissora e uma antena receptora. Isto se denomina ganho de diversidade. Existe um forte compromisso entre o ganho de multiplexação e o ganho de diversidade. Os sistemas híbridos nascem como fruto deste compromisso, combinando ganho de multiplexação através de estruturas tais como BLAST (BLAST: Bell Labs Layered Space-Time), com ganho de diversidade através de códigos espaço-temporais, e criando novos pontos de operação para os sistemas de comunicação sem fio, em termos de eficiência espectral em forte relação com a taxa de erro de bits de informação na recepção. E desejável a utilização de boas estratégias de detecção no receptor dos sistemas híbridos para estimar de modo certo os dados transmitidos. Esta dissertação sugere um procedimento de decodificação para sistemas híbridos e avalia através de simulação computacional o desempenho do modelo sugerido para estes sistemas, estabelecendo comparações com sistemas de multiplexação e de diversidade puros em diferentes configurações de antenas no transmissor e no receptor, e com diferentes modulações. Novas configurações nos transceptores híbridos não avaliadas até agora são sugeridas. Uma análise do desempenho de cada uma das topologias avaliadas é feita.

Abstract: I fs well known that MIMO (Multiple Input Multiple Output) systems provide increase in channel capacity without needing additional bandwidth. This effect is called multiplexing gain. In the same way in a MIMO system with M transmitting antennas and N receiving antennas, there are MN independent links between the transmitter and the receiver. In this situation, ifs possible to provide a protection M N times higher than in the simplest case o f M = N = 1. This is called diversity gain. There is a tradeoff between multiplexing gain and diversity gain. Hybrid systems were suggested as a result of this tradeoff, combining multiplexing gain through architectures like BLAST (Bell Labs Layered Space-Time), with diversity gain through space-time codes, and creating new operating points for wireless communication systems in terms of spectral efficiency in strong relationship with the information bit error rate. It's necessary to project a detection strategy in the receiver of the hybrid systems to estimate correctly the transmitted data. This dissertation suggests a decoding procedure for hybrid systems and tests, through Computer simulation, the error performance of this model, stating comparisons with multiplexing-only and diversity-only systems, with different modulation constellations. In addition, new configurations in the hybrid transceivers, not tested until now, are suggested. An analysis of the error performance of each one of the proposed topologies is done.