2024-03-29T09:44:09Zhttps://www.tdx.cat/oai/requestoai:www.tdx.cat:10803/69192017-09-01T00:33:20Zcom_10803_183col_10803_229
nam a 5i 4500
max-flow-min-cut bound
linear relaying
compress-and-forward
decode-and-forward
power allocation
broadcast channel
multiple-access channel
relay channel
Achievable rates for Gaussian Channels with multiple relays
[Barcelona] :
Universitat Politècnica de Catalunya,
2011
Accés lliure
http://hdl.handle.net/10803/6919
cr |||||||||||
AAMMDDs2011 sp ||||fsm||||0|| 0 eng|c
9788469193389
Coso Sánchez, Aitor del,
autor
Tesi
Doctorat
Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions
2008
Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions
Tesis i dissertacions electròniques
Lagunas Hernández, Miguel Ángel,
supervisor acadèmic
TDX
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.<br/><br/>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.<br/><br/>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.<br/><br/>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.<br/><br/>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.<br/><br/>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.
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