Uso de técnicas de combinação de diversidade e fatores de espalhamento estendidos para melhorar a performance e reduzir a complexidade do receptor OFDM em IEEE 802.15.4g
Orientadores: Renato da Rocha Lopes, Eduardo Rodrigues de LimaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: EEE 802.15.4g é um adendo da norma IEEE 802.15.4 focada em Smart Utility Network (SUN), e dedicada a requisitos de comunicação no contexto de Low Rate (LR) Wireless Personal Area Network (WPAN). Hoje em dia, devido às suas características, o adendo foca em apliações de Smart Ubiquitous Network, como cidades inteligentes e Internet das Coisas (IoT). Uma das três Camadas Físicas (PHYs) definidas na norma é a Multi-Rate and Multi-Regional Orthogonal Frequency Division Multiplexing (MR-OFDM). Além de outras características, o MR-OFDM emprega o método Frequency Spreading (FS) para reduzir a Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) do símbolo OFDM. Sob algumas premissas do canal, este trabalho mostra que o FS também pode introduzir diversidade em frequência à camada física. Este trabalho propõe um método para reverter o espalhamento de frequência que explora diversidade em IEEE 802.15.4g MR-OFDM. O método segue duas abordagens: o uso de técnicas de combinação de diversidade e a proposta de novas configurações de Modulation and Coding Scheme (MCS) usando fatores de espalhamento estendidos. Em um canal com distribuição Rayleigh e assumindo subportadoras não correlacionadas, o método proposto mostra melhorias de até 10.35 dB quando comparado ao MR-OFDM, revertendo o espa-lhamento de frequência de forma direta, usando configurações originais. O método é válido mesmo na presença de erros na estimativa do canal e bandas de coerência largas. O trabalho faz parte de um projeto maior que visa a implementação de um circuito integrado capaz de suportar as três camadas físicas definias em IEEE 802.15.4g, não apenas o MR-OFDM. Devido a isso, o método deve ser totalmente compatível com a norma e focar na complexidade de implementação do receptor MR-OFDMAbstract: IEEE 802.15.4g is an amendment of the IEEE 802.15.4 standard focused on Smart Utility Networks (SUN), and devoted to the communication requirements of Low Rate Wireless Personal Area Network (LR-WPAN). Nowadays, due to its characteristics, the amendment focuses on Smart Ubiquitous Network applications, such as Smart City and Internet of Things (IoT). One of the three Physical Layers (PHYs) defined in the standard is the Multi-Rate and Multi-Regional Orthogonal Frequency Division Multiplexing (MR-OFDM). In addition to other features, the MR-OFDM employs frequency spreading to reduce the Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) of the OFDM symbol. Under some channel assumptions, this frequency spreading can also introduce frequency diversity to the PHY. This work proposes a method to perform frequency despreading that exploits diversity in the IEEE 802.15.4g MR-OFDM PHY. The method follows two approaches: the use of diversity combining techniques and the proposal of new Modulation and Coding Scheme (MCS) configurations using extended spreading factors. In a channel with Rayleigh distribution and assuming uncorrelated subcarriers, the proposed method shows improvements up to 10.35 dB when compared to the MR-OFDM performing frequency despreading using original configurations. The method is valid even in the presence of channel estimation errors and large channel coherence bandwidths. The work is part of a larger project which aims at the implementation of an Integrated Circuit capable of handling the three PHYs defined in the IEEE802.15.4g, not only the MR-OFDM. Thus, the method must be fully compliant to the standard and focus on the MR-OFDM receiver implementation complexityMestradoTelecomunicações e TelemáticaMestre em Engenharia Elétric
