Projeto de Codebook para Sistemas MIMO Analógicos em Ondas Milimétricas - Chaves, Sergio Silva (2022)
A utilização de MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) em sistemas de ondas milimétricas possibilita a implementação de conjuntos de antenas com elevada quantidade de elementos, tanto no transmissor quanto no receptor. As limitações de hardware atualmente existentes, tornam a utilização de beamforming analógico uma escolha natural de projeto destes modernos sistemas de comunicação. Assim, o beamforming analógico é frequentemente implementado através de um codebook (ou conjunto de vetores) com ajustes de fase pré-definidos, que deve ser cuidadosamente escolhido com o objetivo de melhorar o desempenho do sistema. A fim de tratar o problema de modelagem de um codebook para sistemas MIMO em ondas milimétricas, este trabalho propõe uma metodologia que leva em consideração os dados do canal de propagação baseados em técnicas de estimação semi-determinísticas, mais precisas do que as técnicas estatísticas. Tais técnicas possibilitam aproximar a representação do “mundo real” do ambiente de propagação através de sistemas computacionais (ou “mundo virtual”) utilizando a teoria eletromagnética e técnicas numéricas. Baseado nesta informação, este trabalho propõe a modelagem de um codebook vinculado ao ambiente que proporcione um melhor ganho de beamforming. Dessa forma, o algoritmo generalizado de Lloyd é aplicado em um conjunto de amostras de canais de treinamento gerados a partir de um dataset de redes veiculares. A abordagem considera também as restrições de hardware do beamforming analógico. Em uma etapa seguinte, com um conjunto de canais de teste, o codebook estimado é testado e comparado com o codebook DFT com fator de oversampling. Os resultados das simulações destacam a capacidade do codebook estimado em proporcionar melhores ganhos de beamforming com um codebook de tamanho reduzido.