Sensoriamento espectral e detecção de sinais em sistemas MIMO com ruído impulsivo e desvanecimento por múltiplos percursos
Ano de defesa: | 2020 |
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Tipo de documento: | Tese |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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País: |
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Palavras-chave em Português: | |
Área do conhecimento CNPq: | |
Link de acesso: | https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/29318 |
Resumo: | Em sistemas celulares, os sinais de informação devem ser transmitidos com alta taxa de transmissão de dados e com alta confiabilidade. Uma das possíveis soluções para atingir esses critérios desejados consiste na utilização de sistemas com múltiplas antenas transmissoras e/ou receptoras, caracterizando um sistema MIMO (Multiple Input - Multiple Output). Todavia, as técnicas de processamento de sinais em sistemas MIMO geralmente supõem gaussianidade do canal de comunicação, diminuindo sua eficiência em cenários de comunicação não-gaussianos. Neste trabalho é proposto uma nova técnica de detecção de sinais em sistemas MIMO em cenários caracterizados por ruído não-gaussiano. A técnica de recepção proposta é denominada de Maximum Correntropy Detector (MCD), sendo provado tratar-se de uma generalização do detector MLD (Maximum Likelihood Detector) através do uso da correntropia complexa. O detector MCD é analisado em canais gaussianos e não-gaussianos, sendo observado um desempenho superior aos detectores clássicos, sem aumento significativo da complexidade computacional. Conjuntamente, este trabalho também apresenta um novo método de sensoriamento espectral adequado a detecção de sinais que apresentam variação de fase não-linear ao longo do tempo. O método proposto baseia-se no uso da teoria de sinais cicloestacionários em ângulo-tempo, a qual emprega transformações do sinal a ser sensoriado de forma a mitigar o efeito da variação não-linear da fase. A arquitetura proposta é avaliada no sensoriamento de sinais BPSK (Binary Phase Shift Keying) e é comparada à técnica de sensoriamento por cicloestacionariedade temporal. Os resultados de simulação obtidos comprovam a eficiência da arquitetura proposta, apresentando ganhos na taxa de detecção de usuários primários na ordem de 8 dB. |
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Souza, Pedro Thiago Valério deSousa Júnior, Vicente Ângelo deLopes, Waslon Terllizzie AraújoFontes, Aluisio Igor RegoBarreto, Guilherme de AlencarSilveira, Luiz Felipe de Queiroz2020-06-22T16:47:33Z2020-06-22T16:47:33Z2020-03-09SOUZA, Pedro Thiago Valério de. Sensoriamento espectral e detecção de sinais em sistemas MIMO com ruído impulsivo e desvanecimento por múltiplos percursos. 2020. 100f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020.https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/29318Em sistemas celulares, os sinais de informação devem ser transmitidos com alta taxa de transmissão de dados e com alta confiabilidade. Uma das possíveis soluções para atingir esses critérios desejados consiste na utilização de sistemas com múltiplas antenas transmissoras e/ou receptoras, caracterizando um sistema MIMO (Multiple Input - Multiple Output). Todavia, as técnicas de processamento de sinais em sistemas MIMO geralmente supõem gaussianidade do canal de comunicação, diminuindo sua eficiência em cenários de comunicação não-gaussianos. Neste trabalho é proposto uma nova técnica de detecção de sinais em sistemas MIMO em cenários caracterizados por ruído não-gaussiano. A técnica de recepção proposta é denominada de Maximum Correntropy Detector (MCD), sendo provado tratar-se de uma generalização do detector MLD (Maximum Likelihood Detector) através do uso da correntropia complexa. O detector MCD é analisado em canais gaussianos e não-gaussianos, sendo observado um desempenho superior aos detectores clássicos, sem aumento significativo da complexidade computacional. Conjuntamente, este trabalho também apresenta um novo método de sensoriamento espectral adequado a detecção de sinais que apresentam variação de fase não-linear ao longo do tempo. O método proposto baseia-se no uso da teoria de sinais cicloestacionários em ângulo-tempo, a qual emprega transformações do sinal a ser sensoriado de forma a mitigar o efeito da variação não-linear da fase. A arquitetura proposta é avaliada no sensoriamento de sinais BPSK (Binary Phase Shift Keying) e é comparada à técnica de sensoriamento por cicloestacionariedade temporal. Os resultados de simulação obtidos comprovam a eficiência da arquitetura proposta, apresentando ganhos na taxa de detecção de usuários primários na ordem de 8 dB.In mobile systems, information signals must be transmitted with high data throughput and reliability. One of the possible solutions to achieve these desirable requirements is the use of systems with multiple transmitting and/or receiving antennas, featuring a MIMO system (Multiple Input-Multiple Output). However, the most signal processing techniques used in MIMO systems suppose the Gaussianity of the communication channels, decreasing their efficiency in non-Gaussian communication scenarios. In this work, a new signal detection technique in MIMO systems is proposed in scenarios characterized by non-Gaussian noise. The proposed technique is called Maximal Correntropy Detector (MCD), and it can be seen as a generalization of the MLD detector (Maximum Likelihood Detector). The MCD detector is analyzed on Gaussian and non-Gaussian channels, being observed that its performance is superior to classic detectors, without a significant increase in computational complexity. Together, this work also presents a new method of spectrum sensing suitable for detecting signals that show non-linear phase variations over time. The proposed method is based on the use of the theory of angle-time cyclostationary signals, in which transformations are employed in order to mitigate the effect of the nonlinear phase variations. A sensing architecture is evaluated considering a communication scenario with BPSK (Binary Phase Shift Keying) signals. Simulation results indicate a performance gain, in terms of detection rates of primary users, approximately equal to 8 dB, in comparison to sensing by temporal-cyclostationary characteristics.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICARuído impulsivoDistribuição alfa-estávelMIMOCorrentropiaRádio definido por softwareSensoriamento espectralSensoriamento espectral e detecção de sinais em sistemas MIMO com ruído impulsivo e desvanecimento por múltiplos percursosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃOUFRNBrasilinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALSensoriamentoespectraldeteccao_Souza_2020.pdfapplication/pdf1442967https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/29318/1/Sensoriamentoespectraldeteccao_Souza_2020.pdf564a0dcd26c416b4e6ef8f2d838bd0c5MD51TEXTSensoriamentoespectraldeteccao_Souza_2020.pdf.txtSensoriamentoespectraldeteccao_Souza_2020.pdf.txtExtracted texttext/plain174567https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/29318/2/Sensoriamentoespectraldeteccao_Souza_2020.pdf.txt75cf3e2825e445d2150b9abedd7cca8aMD52THUMBNAILSensoriamentoespectraldeteccao_Souza_2020.pdf.jpgSensoriamentoespectraldeteccao_Souza_2020.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1481https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/29318/3/Sensoriamentoespectraldeteccao_Souza_2020.pdf.jpg28d14c9b0b533a0704806e5d134dfc37MD53123456789/293182020-06-28 04:41:08.193oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/29318Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2020-06-28T07:41:08Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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