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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Effects of co-channel interference on the performance of AF and DF cooperative networks employing optimum combining and multiple antennas at relay and destination   : Efeitos da interferência co-canal no desempenho de redes cooperativas AF e DF usando combinador ótimo e múltiplas antenas no relay e destino  
Title Alternative: Efeitos da interferência co-canal no desempenho de redes cooperativas AF e DF usando combinador ótimo e múltiplas antenas no relay e destino  
Author: Merino Acuña, Henry William, 1987-
Advisor: Almeida, Celso de, 1957-
Abstract: Resumo: Redes cooperativas através de relays é uma técnica promissora usada para melhorar as comunicações sem fio em termos de diversidade, extensão de cobertura e economia de energia. Amplify-and-forward (AF) e Detect-and-forward (DF) são os protocolos de cooperação mais usados, os quais operam em duas fases: a fase de transmissão e a fase de retransmissão. Em AF, o relay recebe o sinal da fonte durante a primeira fase, o amplifica e retransmite ao destino. Enquanto isso, em DF, o relay recebe o sinal, faz detecção e envia o símbolo detectado ao destino. Por outro lado, em redes celulares, a interferência co-canal (CCI, do inglês, co-channel interference) é um dos principais problemas que degrada o desempenho, especialmente quando um alto reuso de canal é utilizado. Neste cenário, o combinador ótimo surge como a técnica que maximiza a relação sinal-interferência-mais-ruído (SINR, do inglês, signal-to-interference-plus-noise ratio) e elimina o CCI, atingindo a melhor diversidade mesmo na presença de interferentes de co-canal de alta potência. Na presente tese, propõe-se o combinador ótimo junto com antenas múltiplas para combater os efeitos da interferência em redes celulares cooperativas. Especificamente, é avaliado o desempenho para ambos protocolos (AF e DF), afetados por múltiplos interferentes no relay e no destino. Além disso, duas técnicas são estudadas e comparadas: transmissão de múltiplas antenas e seleção de antena de transmissão. A SINR instantânea e a diversidade são analisadas para cada cenário. Depois, expressões fechadas da função geradora de momentos são derivadas para obter a taxa de erro de bit (BER) para uma variedade de modulações. Todos os resultados analíticos são validados usando simulações de Monte-Carlo, as quais mostram que os cenários propostos combatem a CCI e obtêm diversidade para AF e DF, e também para ambas técnicas de transmissão. Finalmente, as expressões de BER são usadas para avaliar a cobertura e a eficiência espectral do enlace reverso de femto-células, considerando um modelo de perda de propagação a 28 GHz

Abstract: Cooperative communication through relays is a promising technique used to improve wireless communications in terms of diversity, coverage extension and energy saving. Amplify-and-forward (AF) and detect-and-forward (DF) are the most used cooperative protocols, which operate in two phases: the broadcast phase and the relaying phase. In AF, the relay receives the signal from the source during the first phase, amplifies it and retransmits it to the destination. Whereas, in DF, the relay receives the signal, performs detection and send the detected symbol to the destination. On the other hand, in cellular networks, the co-channel interference (CCI) is one of the main problems which degrade the performance, specially when a high channel reuse is used. In this scenario, the optimum combining appears as the technique that maximizes the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) and eliminates the CCI, achieving the best diversity even in the presence of high-power co-channel interferers. In the present thesis, the optimum combining joined to multiple antennas to combat the effects of interference in cooperative cellular networks is proposed. Specifically, the performance for both protocols (AF and DF) affected by multiple interferers at relay and destination is evaluated. In addition, two techniques are studied and compared: multiple antenna transmission and transmit antenna selection. The instantaneous SINR and the diversity are analysed for each scenario. Then, closed-form expressions of the moment-generating function are derived in order to obtain the bit-error rate (BER) for a variety of modulations. All the analytical results are validated using Monte-Carlo simulations, which show that the proposed scenarios combat the CCI and obtain diversity for AF and DF and also for both transmission techniques. Finally, the BER expressions are used to evaluate the coverage and spectral efficiency of the uplink of femtocells by considering a path-loss model at 28 GHz
Subject: Interferência (Eletricidade)
Antenas
Diversidade
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: MERINO ACUÑA, Henry William. Effects of co-channel interference on the performance of AF and DF cooperative networks employing optimum combining and multiple antennas at relay and destination  : Efeitos da interferência co-canal no desempenho de redes cooperativas AF e DF usando combinador ótimo e múltiplas antenas no relay e destino  . 2018. 1 recurso online (133 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEEC - Tese e Dissertação

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