Algoritmos de detecção multiutilizador para sistemas celulares baseados em MC-CDMA

Abstract

Nesta dissertação são apresentados e avaliados dois algoritmos distintos de detecção multiutilizador (MUD, Multiuser Detection), concebidos de forma a explorar sinais captados através de um agregado de antenas, para sistemas de comunicações móveis celulares baseados na técnica de Acesso Múltiplo por Divisão de Códigos sobre Multiportadoras (MC-CDMA, Multicarrier Code Division Multiple Access). São dedicados três capítulos iniciais à apresentação e enquadramento do trabalho, bem como à revisão geral dos conceitos fundamentais para a melhor compreensão do mesmo. Os dois capítulos seguintes referem-se respectivamente à apresentação e à análise dos resultados de desempenho dos algoritmos desenvolvidos, contemplando diversos cenários, obtidos através de simulações de um modelo de cadeia de transmissão de um sistema baseado em MC-CDMA implementado em software, onde foram integrados os algoritmos propostos. No capítulo final são apresentadas as conclusões de maior relevância sobre o trabalho realizado. Os algoritmos desenvolvidos são extensões das estruturas para cancelamento de interferência PIC (Parallel Interference Cancellation) e SIC (Successive Interference Cancellation), adaptadas a receptores com agregados de antenas. A avaliação destes algoritmos foi realizada apenas para o sentido ascendente (UL, Uplink) das transmissões num sistema de comunicações celular. Os cenários de simulação basearam-se em parâmetros usados no projecto europeu de investigação IST-MATRICE. A partir dos resultados obtidos foi possível concluir que a utilização de detectores multiutilizador proporciona desempenhos claramente superiores comparativamente a qualquer uma das técnicas de detecção convencional mono-utilizador (SUD, single-user detection) implementadas, sendo esses desempenhos significativamente potenciados pela utilização conjunta de agregados de antenas, destacando-se em particular o desempenho alcançado pelo detector PIC multisensor.

In this dissertation are presented and evaluated two distinct multiuser detection (MUD) algorithms conceived to explore signals picked-up through an antenna array, for cellular mobile communications systems based on MC-CDMA (Multicarrier Code Division Multiple Access). Three initial chapters are dedicated to the presentation and positioning of this work, and also to a general revision of the essential concepts necessary to its best understanding. The two following chapters focus respectively on the presentation of the developed algorithms and the analysis of its performance results, contemplating different scenarios, provided by simulations of a software implemented transmission chain model of a system based on MC-CDMA, where the proposed algorithms had been integrated. In the final chapter are presented the most relevant conclusions of the accomplished study. The developed algorithms are extensions of the interference cancellation structures PIC (Parallel Interference Cancellation) and SIC (Successive Interference Cancellation), adapted to receivers with antenna arrays. The evaluation of these algorithms was carried out only for the uplink (UL) transmissions in a cellular communications system. The simulation scenarios were based on parameters from the IST-MATRICE european research project. From the achieved results it was possible to conclude that the use of multiuser detectors provides considerably superior performances against any of the implemented conventional single-user detection (SUD) techniques, and those performances can be significantly enhanced by the joint use of antenna arrays, particularly in the case of the multisensor PIC detector.