Detectores lineares e métodos de pré-codificação para MIMO massivo
DOI:
https://doi.org/10.5433/1679-0375.2021v42n2p209Palavras-chave:
Detecção, Pré-codificação, MIMO massivo, Estimação de canal, Comunicação sem fioResumo
A detecção em sistemas de comunicação sem fio de múltiplas entradas e saídas (MIMO) é um procedimento crucial em receptores, uma vez que os esquemas de transmissão de múltiplo acesso geram interferência devido à transmissão simultânea junto com as várias antenas, ao contrário de esquemas de transmissão de entrada única-saída única (SISO). A pré-codificação é uma técnica em sistemas MIMO usada para mitigar os efeitos do canal desvanecido sobre o sinal recebido. Portanto, é possível ajustar continuamente as informações transmitidas para reverter o efeito do canal sem fio no lado do receptor. Neste trabalho foram implementados, analisados e comparados detectores e métodos de pré-codificação lineares sub-ótimos para sistemas MIMO massivo (M-MIMO), sob a perspectiva do compromisso desempenho-complexidade. Foram considerados resultados numéricos em dois cenários de canal: a) o receptor e o transmissor têm informações perfeitas do estado de canal (CSI); b) os coeficientes complexos de canal são estimados com diferentes níveis de imprecisão. As simulações de Monte-Carlo (MCS) revelam certa robustez contra a interferência multiusuário para o detector linear de forçagem-zero (ZF) e os detectores MIMO massivo baseados no mínimo erro quadrático médio (MMSE), operando sob carregamento de sistema baixo e médio, L = K/M, graças ao fenômeno de propagação favorável que surge em sistemas MIMO massivo.Métricas
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Referências
BJÖRNSON, E.; HOYDIS, J.; SANGUINETTI, L. Massive MIMO has unlimited capacity. IEEE Transactions on Wireless Communications, New York, v. 17, n. 1, p. 574–590, 2018. DOI: 10.1109/TWC.2017.2768423.
BJÖRNSON, E.; HOYDIS, J.; SANGUINETTI, L. Massive MIMO networks: spectral, energy, and hardware efficiency. Foundations and Trends® in Signal Processing, Netherlands, v. 11, n. 3-4, p. 154-655, 2017. DOI: 10.1561/2000000093.
BOROUJERDI, M. N.; HAGHIGHATSHOAR, S.; CAIRE, G. Low-complexity statistically robust precoder/detector computation for massive MIMO systems. IEEE Transactions on Wireless Communications, New York, v. 17, n. 10, p. 6516–6530, 2018. DOI: 10.1109/TWC.2018.2860951.
BUSCHE, H.; VANAEV, A.; ROHLING, H. SVD-based MIMO precoding and equalization schemes for realistic channel knowledge: design criteria and performance evaluation. Wireless Pers Commun, Dordrecht, v. 48, p. 347-359, 2009. DOI: 10.1007/s11277-008-9526-x.
CHOCKALINGAM, A.; RAJAN, B. S.; Large MIMO systems. Cambridge University Press, Cambridge, p. 1-15, 2014. DOI: 10.1017/CBO9781139208437.
COSTA, B.; MUSSI, A.; ABRAO, T. MIMO detectors under correlated channels. Semina: Ciências Exatas e Tecnológicas, Londrina, v. 37, n. 1, p. 3-12, 2016. DOI: 10.5433/1679-0375.2016v37n1p3.
LIANG, N.; ZHANG, W.; SHEN, C. An uplink interference analysis for massive MIMO systems with MRC and ZF receivers. IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), Canadá, p. 310-315, 2015. DOI: 10.1109/WCNC.2015.7127488.
MARINELLO, J. C.; ABRAO, T. BER analysis of multicellular MIMO systems with increasing number of bs antennas. ArXiv, Ithaca, p. 1-8, 2014.
MARZETTA, T. L.; LARSSON, E. G.; YANG, H.; NGO, H. Q. Fundamentals of massive MIMO. Cambridge: Cambridge University Press, 2016. DOI: 10.1017/CBO9781316799895.
MI, D.; DIANATI, M.; ZHANG, L.; MUHAIDAT, S.; TAFAZOLLI, R. Massive MIMO performance with imperfect channel reciprocity and channel estimation error. IEEE Transactions on Communications, New York, v. 65, n. 9, p. 3734–3749, 2017. DOI: 10.1109/TCOMM.2017.2676088.
YOUNAS, T.; LI, J.; ARSHAD, J.; MUNIR, H. M.; TULU, M. M.; YOUNAS, O. Performance of ZF and RZF in massive MIMO with channel aging. IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER AND COMMUNICATIONS (ICCC), 3., 2017, [s. l.]. Proceedings [. . . ]. [ S. l.]: IEEE Xplore, 2017. p. 930-934. DOI: 10.1109/CompComm.2017.8322680.
WIESEL, A.; ELDAR, Y. C.; SHAMAI, S. Zero-forcing precoding and generalized inverses. IEEE Transactions on Signal Processing, New York, v. 56, n. 9, p. 4409–4418, 2008. DOI: 10.1109/TSP.2008.924638.
ZU, K. Novel efficient precoding techniques for multiuser MIMO systems. New York: University of York, 2013.
BJÖRNSON, E.; HOYDIS, J.; SANGUINETTI, L. Massive MIMO networks: spectral, energy, and hardware efficiency. Foundations and Trends® in Signal Processing, Netherlands, v. 11, n. 3-4, p. 154-655, 2017. DOI: 10.1561/2000000093.
BOROUJERDI, M. N.; HAGHIGHATSHOAR, S.; CAIRE, G. Low-complexity statistically robust precoder/detector computation for massive MIMO systems. IEEE Transactions on Wireless Communications, New York, v. 17, n. 10, p. 6516–6530, 2018. DOI: 10.1109/TWC.2018.2860951.
BUSCHE, H.; VANAEV, A.; ROHLING, H. SVD-based MIMO precoding and equalization schemes for realistic channel knowledge: design criteria and performance evaluation. Wireless Pers Commun, Dordrecht, v. 48, p. 347-359, 2009. DOI: 10.1007/s11277-008-9526-x.
CHOCKALINGAM, A.; RAJAN, B. S.; Large MIMO systems. Cambridge University Press, Cambridge, p. 1-15, 2014. DOI: 10.1017/CBO9781139208437.
COSTA, B.; MUSSI, A.; ABRAO, T. MIMO detectors under correlated channels. Semina: Ciências Exatas e Tecnológicas, Londrina, v. 37, n. 1, p. 3-12, 2016. DOI: 10.5433/1679-0375.2016v37n1p3.
LIANG, N.; ZHANG, W.; SHEN, C. An uplink interference analysis for massive MIMO systems with MRC and ZF receivers. IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), Canadá, p. 310-315, 2015. DOI: 10.1109/WCNC.2015.7127488.
MARINELLO, J. C.; ABRAO, T. BER analysis of multicellular MIMO systems with increasing number of bs antennas. ArXiv, Ithaca, p. 1-8, 2014.
MARZETTA, T. L.; LARSSON, E. G.; YANG, H.; NGO, H. Q. Fundamentals of massive MIMO. Cambridge: Cambridge University Press, 2016. DOI: 10.1017/CBO9781316799895.
MI, D.; DIANATI, M.; ZHANG, L.; MUHAIDAT, S.; TAFAZOLLI, R. Massive MIMO performance with imperfect channel reciprocity and channel estimation error. IEEE Transactions on Communications, New York, v. 65, n. 9, p. 3734–3749, 2017. DOI: 10.1109/TCOMM.2017.2676088.
YOUNAS, T.; LI, J.; ARSHAD, J.; MUNIR, H. M.; TULU, M. M.; YOUNAS, O. Performance of ZF and RZF in massive MIMO with channel aging. IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER AND COMMUNICATIONS (ICCC), 3., 2017, [s. l.]. Proceedings [. . . ]. [ S. l.]: IEEE Xplore, 2017. p. 930-934. DOI: 10.1109/CompComm.2017.8322680.
WIESEL, A.; ELDAR, Y. C.; SHAMAI, S. Zero-forcing precoding and generalized inverses. IEEE Transactions on Signal Processing, New York, v. 56, n. 9, p. 4409–4418, 2008. DOI: 10.1109/TSP.2008.924638.
ZU, K. Novel efficient precoding techniques for multiuser MIMO systems. New York: University of York, 2013.
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Publicado
2021-12-02
Como Citar
Tonin, J. M. F., & Abrao, T. (2021). Detectores lineares e métodos de pré-codificação para MIMO massivo. Semina: Ciências Exatas E Tecnológicas, 42(2), 209–220. https://doi.org/10.5433/1679-0375.2021v42n2p209
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Artigos
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