Resumo: Comunicações baseadas em retransmissão relaying) emergiram como uma técnica promissora de diversidade espacial (referida como diversidade cooperativa) para combater o desvanecimento do canal e assim melhorar o desempenho das transmissões em sistemas de comunicação sem fio. Esse novo paradigma de transmissão tem se tornado um componente fundamental no processo de padronização de redes sem fio modernas como 3GPP LTE-Advanced e IEEE 802.16j e, muito provavelmente, a próxima geração de redes sem fio se beneficiará do uso de técnicas de relaying. A maioria dos trabalhos sobre sistemas relaying encontrados na literatura se limitam a analisar o desempenho desses sistemas em termos de estatísticas de primeira ordem, tais como probabilidade de outage e taxa de erro de bit. De fato, muito pouco se sabe sobre as estatísticas de ordem superior do canal relay, apesar da relevância prática de tais estatísticas. A taxa de cruzamento de nível e a duração média de desvanecimento, por exemplo, são estatísticas de segunda ordem essenciais para caracterizar o comportamento dinâmico do processo de desvanecimento associado ao canal de comunicação, complementando assim a caracterização estática obtida a partir das estatísticas de primeira ordem, além de fornecerem uma avaliação mais detalhada do desempenho das técnicas de relaying. Em particular, existem alguns critérios no projeto de redes cooperativas (alocação de potência e de largura de banda em cada salto, requisitos de latência máxima, dentre outros) para os quais as estatísticas de primeira ordem se mostram insuficientes. Este trabalho visa preencher essa lacuna ao analisar as estatísticas de segunda ordem da relação sinal-ruído fim-a-fim de redes cooperativas com relays do tipo amplifica-e-encaminha com ganho variável. O protocolo amplifica-e-encaminha mostra-se atraente por sua simplicidade e relativa facilidade de implementação, e a versão com ganho variável constitui o padrão ouro desse protocolo. Mais especificamente, dois cenários são abordados: redes half-duplex com múltiplos saltos com relays e redes com dois saltos com relay full-duplex. Em ambos os casos são obtidas e analisadas expressões exatas e assintóticas para a taxa de cruzamento de nível e para o tempo médio de desvanecimento Ver menos

Abstract: Wireless networks such as 3GPP LTE-Advanced and IEEE 802.16j and, most likely, the next generation will benefit from the deployment of relaying techniques. Most of the literature dealing with relaying networks is limited to the performance analysis in terms of first-order statistics, such as outage probability and bit error rate. In fact, very little is known regarding the higher-order statistics of the relay channel, despite their practical relevance. The level crossing rate and the average fade duration, for example, are fundamental second-order statistics that characterize the dynamic behavior of the fading process associated with the communication channel, thus complementing the characterization provided by first-order statistics, and rendering a more detailed performance assessment on relaying techniques. In particular, some design criteria exist (power and bandwidth allocation over multiple hops, maximum latency requirements, among others) for which the first-order statistics are insufficient. This work aims to fill this gap by analyzing the second-order statistics of the end-to-end signal-to-noise ratio of cooperative networks with variable-gain amplify-and-forward relays. The amplify-and-forward protocol proves attractive for its simplicity and relative ease of implementation, and the variable-gain version is its gold standard. More specifically, two scenarios are addressed: multi-hop half-duplex networks and dual-hop full-duplex networks. In both cases, exact and asymptotic expressions are derived and analysed for the level crossing rate and the average fade duration Ver menos