Desenvolvimento de uma ferramenta de simulação sistêmica para o estudo de alocação de recursos em sistemas MIMO/OFDM

Monografia (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2008.Este trabalho propõe uma ferramenta de simulação sistêmica para o estudo de alocação de recursos em sistemas MIMO/OFDM. Baseado na tecnologia 3G LTE, o simulador desenvolvido inclui algumas das técnicas que vêm sendo propostas para as próximas gerações de sistemas celulares, entre elas escalonamento de usuários baseado em informações de rede, modulação e codificação adaptativa e utilização de múltiplas antenas na transmissão. Para ilustrar a utilização do simulador, foram realizadas simulações variando-se o algoritmo de alocação de recursos e o número de antenas na transmissão visando seleção de antenas. O primeiro algoritmo, que visa a maximização da taxa de transmissão total por célula, aloca os recursos aos usuários que possibilitam a transmissão com a maior taxa possível. O segundo algoritmo, que visa uma distribuição mais justa dos recursos entre os usuários, leva em conta não apenas a taxa de transmissão instantânea demandada pelos usuários, mas também o histórico de taxa de transmissão de cada usuário ao longo da simulação. Por fim, o terceiro algoritmo aloca os recursos de forma aleatória entre os usuários da rede. De acordo com os resultados de simulação, o segundo algoritmo, apesar de não obter os melhores resultados em termos de taxas de transmissão média por usuário e média por setor, apresentou o melhor compromisso entre desempenho de rede e igualdade na distribuição de recursos, justificando sua utilização em redes reais. Quanto à utilização de múltiplas antenas na transmissão visando seleção de antenas, foram observados ganhos expressivos apenas quando utilizado o algoritmo aleatório. Portanto, para os outros algoritmos, sugere-se o estudo de múltiplas antenas visando multiplexação espacial.This work proposes a simulation tool for resource allocation analysis in MIMO/OFDM communication systems. Based on the 3G LTE technology, the simulator includes some of the techniques that have been proposed for the next cellular system generations, such as user scheduling based on network parameters, adaptive modulation and coding and use of multiple transmit antennas. To illustrate the simulator’s use, simulations have been done varying the resource allocation algorithm and the number of multiple antennas aiming antenna selection. The first algorithm, which targets cell throughput maximization, allocates the resources to the users that allow transmissions at the highest rate. The second algorithm, in an attempt to achieve a more fair resource distribution than the first one, takes into consideration not only users instantaneous demanded transfer rate but also its transfer rate along the simulation. Finally, the third algorithm distributes resources randomly amongst users. Simulations results have shown that, despite not achieving best results in terms of user average download rate and sector average throughput, the second algorithm presents the best trade off between network performance and resource allocation fairness, proving to be the most suitable method to be used in real cellular networks. As for the antenna selection, significant network performance gain have been noticed only when using the random algorithm. Therefore, for the other algorithms, an evaluation study of multiple antenna aiming spatial multiplexing is suggested