Sistemas Clustered-OFDM SISO e MIMO para power line communication

This thesis aims at investigating, proposing, and analyzing techniques to reduce the computational complexity of algorithms implemented in the physical layer of power line communication (PLC) transceivers which are based on orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). First, the clustered-OFDM is investigated and analyzed to reduce computational complexity. Also, a trade between computational complexity and performance is demonstrated for clustered-OFDM and orthogonal frequency division multiple access (OFDMA). Performance results quantify what kind of tradeoff between computational complexity and capacity reduction can be achieved in comparison with OFDMA. Second, a clustered-OFDM scheme for 2×2 multiple input multiple output (MIMO) communication based on space time block code, named MIMO-clustered-OFDM, is proposed and analyzed. Comparison results reveal that the proposed MIMO-clustered-OFDM can trade capacity with computational complexity and can achieve lower computational complexity than MIMO-OFDMA. Third, a procedure to statistically analyze the degradation yielded by the use of granularity for grouping a set of contiguous subcarriers to be used by bitloading algorithm is introduced. A case study with PLC channels reveals that the criterion applied to group of contiguous subcarriers can offer different levels of throughput reductions and other performance losses if the size of the group is varied.Esta dissertação tem como objetivo investigar, propor e analisar esquemas para reduzir a complexidade computacional de algoritmos implementados na camada física de transceptores para comunicação de dados via rede elétrica - power line communication (PLC) que são baseados em multiplexação por divisão de frequência ortogonal - orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). Inicialmente, o Clustered-OFDM é investigado e analisado com o intuito de reduzir a complexidade computacional dos transceptores PLC. Além disto, uma relação entre complexidade computacional e desempenho é demonstrada para Clustered-OFDM e múltiplo acesso por divisão de frequência ortogonal - orthogonal frequency division multiple access (OFDMA). Os resultados computacionais quantificam a relação entre complexidade computacional e redução da capacidade do canal para o Clustered-OFDM em comparação com o OFDMA. Em seguida, é proposto e analisado um esquema Clustered-OFDM para comunicação com múltiplas entradas e múltiplas saídas - multiple-input and multiple-output (MIMO) 2×2, denominado MIMO-Clustered-OFDM, que tem como base um código de bloco espacial e temporal. Os resultados de comparações revelam que a proposta MIMO-Clustered-OFDM pode reduzir a capacidade do canal para atingir uma menor complexidade computacional, comparado ao MIMO-OFDMA. Por último, é introduzido um processo para analisar estatisticamente a degradação gerada pelo agrupamento de subportadoras contíguas para o uso de algoritmos de alocação de bits. Um estudo de caso com canais PLC revela que o critério aplicado para agrupar subportadoras contíguas pode proporcionar diferentes níveis de reduções de rendimento, bem como de outras perdas de desempenho se o tamanho do grupo é variável.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic