Técnicas de diversidade cooperativa para o sistema mobile WIMAX

Abstract

As comunicações cooperativas são uma das áreas de pesquisa em maior crescimento e é provável que sejam uma tecnologia essencial para o uso eficiente do espectro rádio nos próximos anos. A ideia chave na cooperação do utilizador é a da partilha de recursos entre múltiplos nós da rede. Esta dissertação insere-se na área das comunicações sem fios e tem como principal objectivo estudar, implementar e avaliar o desempenho de esquemas de diversidade cooperativa projectados para o sistema WiMAX Móvel. É feito o estudo de técnicas de retransmissão através de terminais acessórios, constituídos por antenas simples ou agregados de antenas. Foram igualmente estudados dois protocolos de retransmissão dos sinais cooperativos: Equalize and Forward e Decode and Forward. Foram comprovadas melhorias no uso de diversidade cooperativa, em especial em sistemas equipados com elementos retransmissores de antenas múltiplas, em comparação com o desempenho de sistemas MIMO não cooperativos. Estas técnicas permitem aumentar a cobertura e contornar os problemas relacionados com a má qualidade de canal entre emissor e receptor, melhorando o seu desempenho, especificamente ao nível da taxa de erros de transmissão.

Cooperative communications is one of the emerging research areas and is likely to become an essential technology for an efficient use of the radio spectrum throughout the next years. The key concept in the users cooperation is the resource share between multiple network nodes. This dissertation is included in the wireless communication area and its main objective is to study, implement and evaluate the performance of cooperative diversity schemes for the Mobile WiMAX system. Relaying techniques over terminals equipped with single and multiple antennas were implemented. Two cooperative diversity schemes, Decode and Forward and Amplify and Forward, were also developed. The use of cooperative diversity proved to be beneficial, especially to systems equipped with multiple antenna relays, in comparison to non cooperative MIMO systems. The developed techniques provide wider coverage areas and ensure the mitigation of problems related to the emitter/receiver poor channel quality, improving specifically the bit error rate performance.