PT
Considerando os avanços tecnológicos das últimas décadas, espera-se que a
próxima geração de comunicações sem fios siga a tendência de um aumento significativo
da robustez do sistema, da eficiência espectral (SE) e da eficiência energética (EE).
Atualmente na era do pós-5G, os esquemas de "Multiple Input, Multiple Output" (MIMO)
baseados em modulações espaciais generalizadas (GSM) bem como noutras modulações
de índices (IM), têm sido amplamente considerados como potenciais técnicas candidatas
para as redes sem fios. Esta dissertação tem como objetivo desenhar e estudar um sistema
MIMO para comunicações multiutilizador integrando símbolos GSM e símbolos de
modulação de índices generalizada no espaço-frequência (GSFIM).
Numa primeira parte estuda-se um sistema MIMO multiutilizador, em que uma
estação base (BS) transmite símbolos GSM pré-codificados para vários recetores. Na
abordagem GSM adotada, múltiplas antenas transmitem simultaneamente diferentes
símbolos M-QAM de alto nível, até M =1024. O pré-codificador é desenvolvido de modo
a remover interferências entre utilizadores enquanto um algoritmo iterativo baseado no
"alternating direction method of multipliers" (ADMM) é aplicado no recetor para realizar
a deteção GSM de um único utilizador. Os resultados mostram que a abordagem GSM
MU-MIMO apresentada é capaz de explorar eficazmente um grande número de antenas
de transmissão implantadas no transmissor e também proporcionar ganhos de
desempenho sobre esquemas convencionais MU-MIMO com eficiências espectrais
idênticas.
Numa segunda parte, introduz-se uma nova dimensão (para além do espaço), a
frequência. Estuda-se assim o comportamento dos recetores MMSE e OB-MMSE, num
sistema MIMO baseado em GSFIM. Os resultados mostram que o sistema GSFIM MUMIMO explora de forma competente as comunicações com grande número de
antenas/sub-portadoras, apresentando melhores desempenhos quando usada com um
recetor OB-MMSE.
EN
Considering the technological advances of the last decades, the next generation of
wireless communications is expected to follow the trend of a significant increase in
system robustness, spectral efficiency (SE) and energy efficiency (EE). Today in the post5G era, Multiple Input, Multiple Output (MIMO) schemes based on generalised spatial
modulations (GSM) as well as other index modulations (IM) have been widely considered
as potential candidate techniques for wireless networks. This dissertation aims to design
and study a MIMO system for multi-user communications integrating GSM symbols and
generalised space-frequency index modulation (GSFIM) symbols.
In a first part, a multi-user MIMO system is studied, in which a base station (BS)
transmits pre-coded GSM symbols to several receivers. In the GSM approach adopted,
multiple antennas transmit different high-level M-QAM symbols simultaneously, up to
M =1024. The precoder is designed to remove interference between users while an
iterative algorithm based on the alternating direction method of multipliers (ADMM) is
applied to the receiver to perform single user GSM detection. The results show that the
GSM MU-MIMO approach presented is capable of effectively exploiting a large number
of transmission antennas deployed on the transmitter and also provides desempenho gains
over conventional MU-MIMO schemes with identical spectral efficiencies.
In a second part, a new dimension (beyond space) is introduced, frequency. The
behaviour of MMSE and OB-MMSE receivers in a GSFIM-based MIMO system is thus
studied. The results show that the GSFIM MU-MIMO system competently exploits
communications with large numbers of antennas/sub-carriers and performs better when
used with an OB-MMSE receiver.
