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Title: Caracterização matemática de sistemas MIMO massivos Cell-Free
Other Titles: Mathematical Characterization of Massive Cell-Free MIMO Systems
???metadata.dc.creator???: ALMEIDA, Danilo Brito Teixeira de.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: ALENCAR, Marcelo Sampaio de.
???metadata.dc.contributor.advisor-co1???: QUEIROZ, Wamberto José Lira de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: PEREIRA, Helder Alves.
???metadata.dc.contributor.referee2???: FONTGALLAND, Glauco.
???metadata.dc.contributor.referee3???: CORREIA, Luis Manuel.
???metadata.dc.contributor.referee4???: LOPES, Waslon Terllizzie Araújo.
???metadata.dc.contributor.referee5???: SILVEIRA, Luiz Felipe Queiroz.
Keywords: Sistemas Cell-Free;Seleção de Pontos de Acesso;Relação Sinal-Ruído;Probabilidade de Interrupção;Probabilidade de Erro de Bit;Otimização;Signal-to-Noise Ratio;Optimization;Outage Probability;Cell-Free Systems;Bit Error Probability;Access Points Selection
Issue Date: 11-Mar-2024
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: ALMEIDA, Danilo Brito Teixeira de. Caracterização matemática de sistemas MIMO massivos Cell-Free. 2024. 121 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2024.
???metadata.dc.description.resumo???: Para atender a crescente demanda por parte dos usuários, a arquitetura sem célula (cell-free– CF) surge como uma alternativa aos sistemas celulares, pois a disposição das antenas das estações radiobase de forma distribuída possibilita aos sistemas tomarem vantagem da macro-diversidade espacial para melhorar o desempenho. Além disso, devido à não delimitação de regiões celulares e à descentralização das estações radiobases, os sistemas CF têm o potencial de oferecer um serviço de boa qualidade em toda a região considerada, eliminando eventuais problemas que possam surgir na periferia das células, como elevadas perdas de grande escala e interferência intercelular. Embora os sistemas CF sejam objeto de diversas publicações científicas, pouca atenção tem sido dada aos efeitos introduzidos pelo desvanecimento de pequena escala, sendo desenvolvidas expressões com pouca acurácia para métricas como probabilidade de erro de bit, probabilidade de interrupção e capacidade média do canal. Dessa forma, neste trabalho apresenta-se um modelo matemático para sinal o recebido considerando cenários com ou sem linha de visada e híbridos. A partir desse modelo, são derivadas expressões para probabilidade de erro de bit, capacidade do canal e probabilidade de interrupção dos usuários incluindo os efeitos introduzidos pela presença do desvanecimento de pequena escala. Posteriormente, por meio do uso das expressões derivadas, é desenvolvida uma técnica de otimização voltada para sistemas CF com a finalidade de otimizar a escolha dos pontos de acesso atendendo aos usuários e aplicada conjuntamente com uma técnica de modulação adaptativa com a finalidade de maximizar o uso do canal. Todos os resultados teóricos apresentados são comparados com dados de simulação e, quando possível, comparados a dados presentes na literatura. As contribuições deste trabalho contam com resultados que representam um ganho na eficiência espectral de até 40% quando comparado a resultados apresentados na literatura.
Abstract: To meet the growing demand from users, cell-free architecture (CF) appears as an alterna tive to cellular systems, since the arrangement of the base station antennas in a distributed manner allows systems to take advantage of spatial macro-diversity to improve performance. Furthermore, due to the non-delimitation of cellular regions and the decentralization of the base stations, CF systems have the potential to offer a good quality service throughout the considered region, eliminating problems that may arise on the periphery of the cells, such as high large-scale losses and intercellular interference. Although CF systems are the subject of several scientific publications, little attention has been paid to the effects introduced by small-scale fading, with low-accuracy expressions being developed for metrics such as bit error probability, outage probability and average capacity of the channel. Therefore, this work presents a mathematical model for the received signal considering scenarios with or without line of sight and hybrids. From this model, expressions are derived for bit error probability, channel capacity and user outage probability, including the effects introduced by the presence of small-scale fading. Subsequently, through the use of derived expressions, an optimization technique for CF systems is developed with the purpose of optimizing the choice of access points serving users and applied together with an adaptive modulation technique with the purpose of maximizing the use of the channel. All theoretical results presented are compared with simulation data and, when possible, compared to data present in the literature. The contributions of this work include results that represent a gain in spectral efficiency of up to 40% when compared to results presented in the literature
Keywords: Sistemas Cell-Free
Seleção de Pontos de Acesso
Relação Sinal-Ruído
Probabilidade de Interrupção
Probabilidade de Erro de Bit
Otimização
Signal-to-Noise Ratio
Optimization
Outage Probability
Cell-Free Systems
Bit Error Probability
Access Points Selection
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Elétrica
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/37741
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Elétrica.

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