Implementation of a low complexity structure for MIMO-GFDM receivers based on the interference cancellation technique - GASPAR, Danilo Simões (2024)
Os sistemas de comunicação móvel emergentes estão evoluindo de forma sem precedentes em termos de flexibilidade, taxa de dados e latência, permitindo que as redes sem fio suportem aplicações que normalmente são sustentadas por tecnologias cabeadas. A próxima geração de comunicação móvel já está sendo discutida pela comunidade científica, institutos de padronização e pelos atores do mercado de comunicação móvel. Os cenários previstos já estão começando a ser delineados, antecipando que podem ser ainda mais difíceis de alcançar, considerando o aumento esperado na flexibilidade, enquanto suportam requisitos conflitantes em várias aplicações e em diferentes setores, além de taxas de dados mais altas, maior cobertura, bandas de frequência mais amplas e latência extremamente baixa. É claro que as futuras redes móveis não podem depender de uma única rede de acesso sem fio para satisfazer a todas essas demandas. Abordagens diferentes são necessárias para atender a todos os requisitos, mas os esquemas SM-MIMO representam uma tecnologia chave para a maioria dos futuros sistemas sem fio. O SMMIMO pode fornecer a vazão necessária, reduzindo a duração do quadro e aumentando a robustez para informações com uma vida útil muito curta. Além disso, integrar sistemas SM-MIMO com esquemas de detecção avançados, que aproveitam tanto o ganho de diversidade quanto o de multiplexação, pode aumentar substancialmente a taxa de transferência e estender a cobertura da rede móvel. Normalmente, os esquemas MIMO são combinados com OFDM para lidar com canais duplamente dispersivos, assumindo que o tempo de coerência do canal é maior que a duração do bloco OFDM e a largura de banda de coerência do canal é maior que a largura de banda de uma subportadora. No entanto, o OFDM apresenta limitações que podem dificultar suas aplicações em sistemas móveis futuros. Altas emissões fora da banda, baixa flexibilidade em termos de parametrização e baixa eficiência espectral e energética para canais com longos perfis de atraso são alguns exemplos dessas restrições. Nesse sentido, o GFDM pode ser considerado uma alternativa viável. Entretanto, há um grande desafio ao uso do MIMO GFDM não ortogonal uma vez que os detectores lineares convencionais apresentam maior complexidade e desempenho inferior em comparação com os sistemas MIMO OFDM. Como resultado, há uma necessidade premente de explorar detectores não convencionais que reduzam a complexidade ao mesmo tempo em que buscam melhorias de desempenho. Para esse fim, esta tese revisa conceitos fundamentais sobre técnicas de estimação linear e detecção, fornecendo uma descrição algorítmica direta que permite a comparação de complexidade e simulação de desempenho. Este trabalho adapta o MMSE-PIC iterativo de baixa complexidade e baixa latência introduzido em [1], projetando e simulando seu desempenho em um transceptor 6G prático para o cenário eRAC, uma tarefa desafiadora assumindo que a forma de onda GFDM não é ortogonal. Os resultados finais apresentados neste trabalho mostram que o MIMO-GFDM é uma abordagem interessante para lidar com os requisitos contrastantes e desafiadores das futuras redes móveis. Logo, a avaliação pragmática de conceitos teóricos, validada por meio de simulações, é de interesse da comunidade acadêmica, pois demonstra as potenciais melhorias que a adoção de uma nova tecnologia pode alcançar. Além disso, esta tese fornece um modelo computacional versátil, uma ferramenta essencial, e também uma referência confiável, para o desenvolvimento de hardware e avaliação de desempenho.