Análise de desempenho de técnicas MIMO no sistema LTE

Motivação

A telefonia celular é uma das vertentes nas telecomunicações que mais sofreu avanços ao longo do tempo. A evolução cronológica entre os sistemas 1G, 2G, 2.5G, 3G e 4G (ALENCAR, 2004), (LESCUYER; LUCIDARME, 2008) propiciaram melhorias consideráveis aos usuários, que agora podem dispor de diferentes aplicaçoes e principalmente taxas de transmissões mais elevadas. O que permitiu este desenvolvimento foi o emprego de diferentes técnicas de modulações, aumento da largura de faixa, novos algoritmos de gerenciamento de recursos de rádio, além da mudança conceitual e de arquitetura entre os sistemas. A arquitetura para redes celulares de 4a geração visa principalmente a integração entre o núcleo de comutação de circuitos com o núcleo de comutação de pacotes em um único núcleo da rede, sendo este novo conceito chamado de Evolução do Núcleo de Pacotes - Evolved Packet Core (EPC) conforme estudado em (LESCUYER; LUCIDARME, 2008), (DAHLMAN et al., 2007). A ideia principal é unificar dados e voz num único núcleo da rede totalmente baseada em pacotes, mantendo ainda a interoperabilidade com redes de diferentes padrões utilizando-se de novos elementos de rede, tais como o Subsistema Multimídia baseado em IP - IP Multimedia Subsystem (IMS) e novos protocolos, como por exemplo o Protocolo de Inicialização de Sessão - Session Initiation Protocol (SIP).

Objetivos Específicos

Diante do cenário de constante evolução da telefonia móvel, este trabalho de conclusão de curso tem como objetivos específicos o estudo do sistema de 4a geração denominado Evolução a Longo Prazo - Long Term Evolution (LTE) (LESCUYER; LUCIDARME, 2008), (DAHLMAN et al., 2007), (FAZEL; KAISER, 2008), onde foi abordado o estudo sobre os elementos que compõem a arquitetura e interface de rádio, contemplando as camadas e sub-camadas de protocolos até a descrição da camada física. Também foram abordadas as técnicas de múltiplas antenas (MIMO) Alamouti (LESCUYER; LUCIDARME, 2008), (VUCETIC; YUAN, 2003) e Multiplexação Espacial (DAHLMAN et al., 2007) e a técnica OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) (GOLDSMITH, 2005), essenciais para o sistema LTE obter taxas elevadas de transmissão

Após estes estudos foi apresentado um simulador de enlace genérico, desenvolvido para verificar o desempenho de algumas técnicas utilizadas na camada física do sistema LTE. Como as técnicas de transmissão usadas no LTE são comuns a outros sistemas de comunicação sem fio, o simulador foi desenvolvido de forma genérica, podendo ter seus parâmetros facilmente alterados para verificar o desempenho de outros sistemas. As simulações foram realizadas com o objetivo de mostrar a flexibilidade do programa para diversos cenários e analisar características da camada física do sistema LTE, tais como largura de banda das subportadoras, período do símbolo e modulações do enlace direto foram consideradas com o objetivo de aproximar o cenário às normas técnicas estabelecidas na camada física do sistema.

Metas Desenvolvidas

1. Estrutura dos órgãos 3GPP e 3GPP2:

• Abordar a estrutura organizacional e importância de cada órgão;

• Abordar os sistemas subordinados em cada órgão.

2. Parâmetros do Canal Radiomóvel:

• Estudar os parâmetros do canal relativos à variação e dispersão temporal;

• Estudar a classificação do canal, baseado nos parâmetros de variação e dispersão temporal.

3. Técnicas de múltiplas antenas MIMO:

• Apresentar o principio de diversidade na transmissão e recepção;

• Apresentar as técnicas de transmissão MIMO Alamouti e V-BLAST.

4. Modulação OFDM:

• Realizar o estudo da modulação OFDM, considerando:
  • Ortogonalidade entre subportadoras OFDM;
  • Intervalo de guarda e prefixo cíclico;
  • Duração do símbolo OFDM.

5. Sistema LTE:

• Realizar um estudo do sistema LTE, considerando:
  • Conceitos básicos e especificações do sistema;
  • Arquitetura do sistema;
  • Interface de rádio.

6. Simulador baseado nas técnicas MIMO Alamouti e V-BLAST:

• Desenvolver um simulador de enlace direto para as técnicas MIMO Alamouti e V-BLAST;
• Descrever o funcionamento do simulador em relação às interfaces gráficas e funções desenvolvidas;
• Descrever em diagrama de blocos as técnicas MIMO Alamouti e V-BLAST utilizando canal plano ou seletivo.

7. Simulações e resultados:

• Apresentar um cenário e resultados para mostrar a aplicação do simulador em diferentes simulações;
• Apresentar um cenário e resultados das simulações baseados nos parâmetros da camada física do sistema LTE, e relativo ao perfil de canal seletivo estabelecido pelo 3GPP.

8. Conclusões finais e trabalhos futuros:

• Apresentar as conclusões finais, informando também a importância e dificuldades no desenvolvimento do simulador;
• Apresentar sugentões para trabalhos futuros.