Doutoramento em Telecomunicações Departamento de ElectrónicaO tráfego móvel com origem em redes celulares está a aumentar exponencialmente,
principalmente devido ao uso de serviços de dados como o vídeo.
Uma forma efetiva de lidar com essas exigências é reduzir o tamanho da
célula, implementando células pequenas (SCs), ao longo da área de cobertura
do atual sistema macro-celular. A implementação de SCs melhora a
cobertura de forma significativa. No entanto, como as licenças de espectro
adicionais são difíceis e caras de adquirir, espera-se que a macro e as pequenas
células possam coexistir sob o mesmo espectro. A coexistência dos
dois sistemas resulta em interferências entre eles. Neste contexto, esta tese
foca-se no projeto de várias técnicas de mitigação de interferência em redes
heterogéneas (HetNets) sob requisitos de coordenação limitados.
A primeira parte da tese foca-se no projeto de várias técnicas baseadas no
alinhamento de interferência (IA) para o sentido descendente do sistema
heterogéneo. Mais especificamente, são propostos esquemas baseados no
alinhamento de interferência com diferentes níveis de coordenação intersistema
e a restrição de que o desempenho do sistema macro-célula é mantido
próximo do caso em que o sistema SCs é desligado.
A segunda parte da tese centra-se no projeto conjunto de técnicas baseadas
no IA e códigos por bloco no espaço -frequência (SFBCs) para o sentido
descendente. Mais especificamente, é apresentado o projeto do esquema de
IA com SFBCs orientado para se obter diversidade. A principal motivação
para o projeto conjunto do IA com SFBCs, é permitir a coexistência dos
dois sistemas, considerando uma pequena troca de informação entre sistemas.
As células pequenas apenas precisam de saber que o SFBC é usado
pelo sistema macro-celular, não sendo necessária a troca de nenhum canal
inter-sistema, contrariamente aos outros esquemas propostos na primeira
parte da tese. A parte final da tese apresenta a aplicação do alinhamento de sinal (SA) e
codificação de rede física (PNC) para a ligação ascendente do sistema heterogéneo. A principal motivação por detrás do projeto conjunto SA-PNC é
aproveitar o alinhamento do sinal e codificação de rede física, para utilizar
a interferência como um sinal útil, permitindo que mais utilizadores possam
estar ativos simultaneamente.
Os resultados numéricos mostram claramente que os métodos propostos
fornecem um desempenho próximo do ótimo, com o mínimo de troca de
informação entre sistemas.Mobile tra c in cellular based networks is increasing exponentially, mainly
due to the use of data intensive services like video. One e ective way to
cope with these demands is to reduce the cell-size by deploying small-cells
(SCs) along the coverage area of the current macro-cell system. The deployment
of SCs signi cantly improves the coverage. Nevertheless, as additional
spectrum licenses are di cult and expensive to acquire, it is expected
that the macro and small-cells will coexist under the same spectrum. The
coexistence of the two systems results in co-tier/intra-system and crosstier/
inter-system interference. In this context, this thesis focuses on the
design of several interference mitigation techniques in order to cancel the
interference in heterogeneous networks (HetNets) under limited coordination
requirements.
The rst part of the thesis focuses on the design of several interference
alignment (IA) based techniques for the downlink of HetNets. More specifically,
we design IA based schemes under di erent levels of inter-system
coordination and the constraint that the performance of macro-cell system
is kept close to the case where SC system is switched-o .
The second part of the thesis focuses on the joint design of IA and spacefrequency
block codes (SFBCs) for the downlink of HetNet. More specifically,
the design of diversity-oriented IA scheme with SFBCs is presented.
The main motivation for joint IA with SFBCs is to allow the coexistence
of two systems under minor inter-system information exchange. The SCs
just need to know what SFBC is used by the macro-cell system and no
inter-system channels need to be exchanged, contrarily to other schemes
proposed in the rst part of the thesis.
The nal part of the thesis presents the application of joint signal alignment
(SA) and physical network coding (PNC) for the uplink of HetNets. The
main motivation behind the joint design of SA-PNC is to take advantage
of SA and PNC to utilize the interference as a useful signal that allows the
network to achieve high degree of freedom (DoF) by serving more users.
The numerical results clearly show that the proposed methods provide close
to optimal performance with minor overheads