Desenvolvimento de estratégia de pré-codificação e de predição de canal para o enlace direto de Sistemas MIMO Multiusuário

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2009.Técnicas de comunicação que utilizam múltiplas antenas (MIMO, multiple-input, multiple-output) são uma importante área de pesquisa, que têm atraído considerável atenção. Em especial, os sistemas MIMO multiusuário são capazes de combinar o aumento de capacidade proporcionado por sistemas MIMO e, quando informação sobre o estado de canal (CSI, channel state information) está disponível no transmissor, as propriedades espaciais do canal podem ser exploradas por meio da pré-codificação, de forma que os diversos usuários podem ser multiplexados espacialmente. Entretanto, a natureza variante no tempo do canal rádio móvel não é levada em consideração ao analisar o desempenho dos esquemas de précodificação. Este trabalho apresenta como primeira contribuição uma proposta de pré-codificador para o enlace direto de sistemas MIMO multiusuário que utiliza o conceito de perturbação contínua. Os resultados de simulação mostram que a técnica proposta apresenta desempenho superior ao das técnicas lineares atualmente relatadas na literatura. A segunda contribuição diz respeito à influência da informação desatualizada sobre o estado do canal no desempenho das técnicas de pré-codificação. É proposto um preditor adaptativo de canal que utiliza o algoritmo set-membership affine projection (SM-AP) como forma de compensar a desatualização da CSI causada pela variação temporal do canal de comunicação. Os resultados mostram que o preditor SM-AP, além de exibir baixo custo computacional, apresenta desempenho superior aos algoritmos clássicos NLMS (normalized least mean square) e RLS (recursive least squares. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACTMultiple-input, multiple-output communication techniques are an important area of research, and have attracted considerable attention. In particular, multiuser MIMO systems are capable of offering the higher link capacity of MIMO systems and, when channel state information (CSI) is available at the transmitter, the spatial properties of the channel can be exploited by precoding, so that multiple users can be spatially multiplexed. However, the time-varying nature of the mobile-radio channel is not taken into account when analyzing the performance of the precoding schemes. The first contribution of this work is the proposal of a precoding technique based on the concept of continuous perturbation. Simulation results show that the proposed technique outperforms the linear precoding techniques currently reported in the literature. The second contribution concerns the influence of the outdated CSI in the performance of the precoding techniques. An adaptive channel predictor based on the set-membership affine projection (SM-AP) filtering is proposed as a way to compensate the outdated CSI caused by the temporal variations of the communication channel. The results show that the SM-AP predictor has low computational cost and it has superior performance when compared to the classical algorithms NLMS (normalized least mean square) and RLS (recursive least squares)