Tesis doctoral de Aitor Del Coso Sánchez
Los canales múltiple-entrada-múltiple-salida (mimo) han sido ampliamente propuestos para superar los desvanecimientos aleatorios de canal en comunicaciones inalámbricas no selectivas en frecuencia. Basados en equipar tanto transmisores como receptores con múltiple antenas, sus ventajas son dobles. Por un lado, permiten al transmisor: i) concentrar la energía transmitida en una dirección-propia determinada, o ii) codificar entre antenas con el fin de superar desvanecimientos no conocidos de canal. Por otro lado, facilitan al receptor el muestreo de la señal en el dominio espacial. Esta operación, seguida por la combinación coherente de muestras, aumenta la relación señal a ruido de entrada al receptor. De esta forma, el procesado multi-antena es capaz de incrementar la capacidad (y la fiabilidad) de la transmisión en escenarios con alta dispersión. desafortunadamente, no siempre es posible emplazar múltiples antenas en los dispositivos inalámbricos, debido a limitaciones de espacio y/o coste. Para estos casos, la manera más apropiada de explotar el procesado multi-antena es mediante retransmisión, consistente en disponer un conjunto de repetidores inalámbricos que asistan la comunicación entre un grupo de transmisores y un grupo de receptores, todos con una única antena. Con la ayuda de los repetidores, por tanto, los canales mimo se pueden imitar de manera distribuida. Sin embargo, la capacidad exacta de las comunicaciones con repetidores (así como la manera en que este esquema funciona con respeto al mimo equivalente) es todavía un problema no resuelto. A dicho problema dedicamos esta tesis. en particular, la presente disertación tiene como objetivo estudiar la capacidad de canales gaussianos asistidos por múltiples repetidores paralelos. Dos repetidores se dicen paralelos si no existe conexión directa entre ellos, si bien ambos tienen conexión directa con la fuente y el destino de la comunicación. Nos centramos en el análisis de tres canales ampliamente conocidos: el canal punto-a-punto, el canal de múltiple-acceso y el canal de broadcast, y estudiamos su mejora de funcionamiento con repetidores. A lo largo de la tesis, se tomarán las siguientes hipótesis: i) operación full-duplex en los repetidores, ii) conocimiento de canal tanto en transmisión como en recepción, y iii) desvanecimiento sin memoria, e invariante en el tiempo. en primer lugar, analizamos el canal con múltiples repetidores paralelos, en el cual una única fuente se comunica con un único destino en presencia de n repetidores paralelos. Derivamos límites inferiores de la capacidad del canal por medio de las tasas de transmisión conseguibles con distintos protocolos: decodificar-y-enviar, decodificar-parcialmente-y-enviar, comprimir-y-enviar, y repetición lineal. Asimismo, con un fin comparativo, proveemos un límite superior, obtenido a través del teorema de max-flow-min-cut. Finalmente, para el número de repetidores tendiendo a infinito, presentamos las leyes de crecimiento de todas las tasas de transmisión, así como la del límite superior. a continuación, la tesis se centra en el canal de múltiple-acceso (mac) con múltiples repetidores paralelos. El canal consiste en múltiples usuarios comunicándose simultáneamente con un único destino en presencia de n repetidores paralelos. Derivamos una cota superior de la región de capacidad de dicho canal utilizando, de nuevo, el teorema de max-flow-min-cut, y encontramos regiones de tasas de transmisión conseguibles mediante: decodificar-y-enviar, comprimir-y-enviar, y repetición lineal. Asimismo, se analiza el valor asintótico de dichas tasas de transmisión conseguibles, asumiendo el número de usuarios creciendo sin límite. Dicho estudio nos permite intuir el impacto de la diversidad multiusuario en redes de acceso con repetidores. finalmente, la disertación considera el canal de broadcast (bc) con múltiples repetidores paralelos. En él, una única fuente se comunica con múltiples destinos en presencia de n repetidores paralelos. Para dicho canal, derivamos tasas de transmisión conseguibles dado: i) codificación de canal tipo dirty paper en la fuente, ii) decodificar-y-enviar, comprimir-y-enviar, y repetición lineal, respectivamente, en los repetidores. Además, para repetición lineal, demostramos que la dualidad mac-bc se cumple. Es decir, la región de tasas de transmisión conseguibles en el bc es igual a aquélla del mac con una limitación de potencia suma. Utilizando este resultado, se derivan algoritmos de asignación óptima de recursos basados en teoría de optimización convexa.
Datos académicos de la tesis doctoral «Achievable rates for gaussian channels with multiple relays«
- Título de la tesis: Achievable rates for gaussian channels with multiple relays
- Autor: Aitor Del Coso Sánchez
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 12/09/2008
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Miguel Angel Lagunas Hernández
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Ana isabel Pérez neira
- osvaldo Simeone (vocal)
- mischa Dohler (vocal)
- erik g. Larsson (vocal)