Acesso inicial omnidirecional de usuário em redes de ondas milimétricas via esquema de Alamouti

Abstract

O crescente volume de tráfego de dados e a demanda por altas taxas nas atuais redes sem fio afirmam a necessidade de novas tecnologias para melhorar a eficiência espectral na próxima geração de redes celulares. Entre essas tecnologias, as comunicações por ondas milimétricas (mmWave, do inglês Millimeter Wave) emergem como uma candidata chave aproveitando bandas de frequência abundantes e inexploradas, juntamente com a densificação de células menores e o grande número de antenas nas duas extremidades do enlace. Entretanto, a alta perda de propagação e o bloqueio do sinal são desafios importantes a serem superados nas bandas mmWave. Para compensar isso, as técnicas de conformação de feixe foram propostas para alcançar altos ganhos de diretividade. Infelizmente, o uso de conformação de feixe no acesso inicial (quando o equipamento do usuário (UE, do inglês User Equipment) precisa se conectar à estação base (BS, do inglês Base Station)) deve introduzir uma sobrecarga de atraso significativa, uma vez que exigirá algoritmos de busca de feixes ou estimativa de canal fora da banda para proporcionar a configuração e o alinhamento dos feixes. Para evitar esse problema, este trabalho investiga o uso do Esquema de Alamouti como meio de realizar a conexão do dispositivo de usuário dentro da banda mmWave de forma omnidirecional aproveitando seus ganhos de diversidade. Os resultados das simulações para uma célula outdoor em 28 GHz são apresentados para estimação da probabilidade de conexão do UE e cálculo da razão sinal-ruído (SNR, do inglês signal-to-noise ratio) média do canal uplink como função da distância entre BS e UE. Os resultados das simulações indicam que, com apropriados parâmetros selecionados, o Esquema de Alamouti pode prover probabilidades de conexão do UE similares às probabilidades proporcionadas pelo uso de conformação de feixe, sem provocar a sobrecarga de atraso causada pelos algoritmos de busca de feixe ou soluções fora da banda.