Análise do enlace de descida cooperativo em sistemas celulares MIMO-OFDMA

Abstract

O emprego de múltiplas antenas em sistemas de comunicação sem fio ponto-multiponto pode proporcionar um grande aumento da eficiência espectral. Contudo, esta melhoria não é observada em sistemas celulares com reuso de frequência devido à interferência intercelular. Nestes casos, a cooperação entre as estações base é vista como uma das possíveis soluções para melhorar o desempenho do sistema. Dentro desse contexto, este trabalho apresenta uma análise de desempenho do enlace de descida de um sistema celular com uma única portadora em que múltiplas estações base transmitem, ao mesmo tempo, informações a múltiplos terminais. O modelo de sistema (conhecido na literatura como MIMO Cooperativo) considera que os terminais têm uma única antena e que as estações base têm múltiplas antenas e estão conectadas a uma estação central. São analisadas estratégias para alocação de potência de acordo com o conhecimento que a estação central tem a respeito dos canais sem fio entre as estações base e os terminais (conhecimento de todas as realizações dos canais, conhecimento das estatísticas dos canais e nenhum conhecimento dos canais). Esta análise inicial motiva uma proposta de extensão das estratégias de alocação para sistemas com múltiplas portadoras. A probabilidade de interrupção é adotada como o principal indicador de desempenho do sistema, sendo avaliada ora analiticamente, ora por meio de simulações. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The deployment ofmultiple antennas in point-to-multipoint wireless communication systemsmay increase the spectral efficiency. However, such gains are not observed in cellular systems with frequency reuse due to the intercell interference. In these situations, cooperation between base stations is considered as a candidate solution to improve system’s performance. Within this context, this work presents the performance analysis of the downlink in single-carrier cellular systems where multiple base stations transmit information to multiple terminals at the same time. The system model (known in the literature as Network MIMO) considers single-antenna terminals and multi-antenna base stations which are connected to a central station. We study strategies for power allocation according to the knowledge of the central station regarding the wireless channels between the base stations and the terminals (full channel state information, partial channel state information and no channel state information). These initial studies motivate the proposal of extended resource allocation strategies for multi-carrier systems. The outage probability is adopted as the system performance indicator, being calculated analytically or through simulations.