Efficient receivers for cellular massive mimo systems and random access in cell-free networks.

Abstract

Esta dissertação aborda dois problemas de interesse para viabilizar as futuras redes sem fio de quinta e sexta geração (5G e 6G, respectivamente): o projeto de receptores eficientes e o acesso aleatório massivo. O primeiro problemaé discutido no contexto de redes celulares em que um número massivo de antenas, centenas a milhares, na estação rádio-base (BS) serve um grande número de usuários, dezenas a centenas, constituindo um sistema de múltiplasentradas e múltiplas-saídas massivo (M-MIMO). Para tornar esses sistemas mais escaláveis, adotamos o projeto de receptores iterativos baseados no algoritmo de Kaczmarz. Estudamos técnicas de aceleração para aumentar a eficiência de tais receptores, bem como sua robustez aos diferentes efeitos do canal sem fio. Além de efeitos clássicos de atenuação de potência e da correlação espacial, os efeitos do canal considerados abrangem o regime de sistemas MIMO de escala extra-grande (XL-MIMO), com o surgimento das chamadas não-estacionaridades espaciais. Os projetos de receptores consideram tanto arquiteturas de hardware de banda base centralizadas quanto arquiteturas descentralizadas. Os resultados mostram que nossos projetos de receptores baseados em métodos iterativos acelerados permitem um melhor controle do compromisso desempenho-complexidade sob diferentes condições do canal sem-fio. O segundo problema está relacionado ao estudo de como o acesso aleatório massivo pode ser resolvido em sistemas M-MIMO livres de células. Adaptamos ao sistema M-MIMO livre-de-células o protocolo denominado resolução de colisões baseado no usuário mais forte (SUCRe), proposto inicialmente para sistemas M-MIMO celulares. Este estudo permite-nos compreender melhor como o fato das antenas estarem distribuídas geograficamente pode ajudar a suportar um maior número de acessos simultâneos em futuras redes sem fios conceitualmente centradas no usuário móvel.