Mestrado em Engenharia Eletrónica e TelecomunicaçõesThe theme of this dissertation work is focused in one of the key technologies
specified in the last 4G cellular standards, which are the MIMO systems. In this
context, the MIMO (Multiple Input Multiple Output) acronym is used to define a
communication system where multiple antennas are used, therefore using this
type of systems jointly with specific signal processing techniques, we can use
the spatial dimension in order to generate multiplexing, diversity and
beamforming gains.
The aim of this work is to show the type of signal processing techniques that
must be applied in order to achieve the gains referenced above, as well the
optimal channel conditions in which these gains are maximized.Therefore,
beyond the presentation of the theoretical background related with these type of
techniques, we will present the MIMO transmission modes specified on 4G-LTE,
having not only the aiming of show the type of practical constraints verified in a
practical implementation, but also present the solutions used to solve that kind
of constraints.
In the last part of this work is presented a simulation platform implemented for
one of the spatial multiplexing modes specified on LTE, which is the mode 4.
The numerical results obtained allowed to see the advantage in the use of SIC
(Successive Interference Cancelation) equalizers for multi-layer transmission
modes, as well as the performance limitations related with the transmission
through a channel where high spatial correlation conditions are verified. With the
use of multiple precoding matrices, we understand the importance of perform a
correct precoding selection in order to improve the transmission through a
channel with this type of conditions.Beyond the observations referred above, we
also saw the diversity cost related with the increase of spatial multiplexing gain.O tema deste trabalho de dissertação visa uma das tecnologias chave
especificada nos últimos standards 4G para o sector das comunicações móveis,
que são os sistemas MIMO. Neste contexto, o acrónimo MIMO é usado para
referenciar um sistema de comunicação que faz uso de múltiplas antenas,
assim, usando este tipo de sistemas conjuntamente com técnicas de
processamento de sinal apropriadas, podemos usar a dimensão espacial de
forma a gerar ganhos de multiplexagem, diversidade e beamforming.
O objetivo deste trabalho é mostrar que tipo de processamento de sinal deve
ser feito de forma a gerar cada um dos ganhos acima referidos, assim como as
condições de canal em que estes podem ser maximizados. Para além da
apresentação dos fundamentos teóricos relacionados com este tipo de técnicas,
iremos apresentar os modos de transmissão MIMO especificados para o 4GLTE,
tendo não só como objectivo observar o tipo de constrangimentos
prácticos inerentes a uma implementação real, mas também observar o tipo de
soluções usadas para fazer face a esses mesmos constrangimentos.
Na parte final do trabalho é apresentada uma plataforma de simulação
implementada para um dos modos de multiplexagem espacial especificados no
LTE, ou seja o modo 4. Os resultados numéricos obtidos permitiram constatar a
vantagem em usar equalizadores SIC em modos de transmissão multi-camada,
assim como também nos permitiu observar as limitações de performance
inerentes á transmissão através de um canal com elevada correlação espacial.
Usando várias matrizes de pré-codificação especificadas no LTE para este
modo, conseguimos perceber a importância que a escolha de uma correcta précodificação
tem no melhoramento de desempenho da transmissão neste tipo de
canais. Para além das observações referidas acima, também podemos verificar
o custo em termos de diversidade inerente ao aumento do ganho de
multiplexagem
