SVD-based beamforming communications over narrow-band quasi-static MIMO channels
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Date
2014
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Abstract
Mejorar la confiabilidad de un sistema de comunicaciones inalámbricas, usando diversidad de transmisión y recepción en canales de múltiple entrada y múltiple salida (MIMO), implica configurar los patrones de radiación de los arreglos de antenas. Para maximizar la razón señal a ruido (SNR), la transmisión tiene que ser precodificada y decodificada con los vectores singulares primarios, dados por la descomposición de valor singular (SVD) de la matriz de canal MIMO. Esta técnica, llamada beamforming SVD, enfrenta dos grandes desafíos: necesita información del estado del canal en el transmisor (CSIT) y la carga computacional para obtener la SVD de la matriz de canal es generalmente inviable para dispositivos de bajo consumo energético. En esta tesis se desarrolla una técnica que, en lugar de realimentar hacia el transmisor los coeficientes de la matriz de canal o los de la SVD, aprovecha la reciprocidad del canal entre el transmisor y el receptor para adquirir el vector de precodificación en el transmisor.El método contempla tres etapas: una primera transmisión de preámbulo (“Ping”) usada para entrenamiento de canal, una respuesta de vuelta dependiente del canal (“Pong”) para entrenamiento inverso, y, finalmente, una transmisión Payload hacia el receptor con los datos a comunicar. En vez de calcular la SVD completa, el método presentado sólo necesita de un algoritmo iterativo de baja complejidad, para calcular el primer vector singular necesario para realizar beamforming. Esta tesis también estudia consideraciones de adquisición del enlace y arquitectura de hardware para la implementación digital del algoritmo propuesto. Particularmente, el método es simulado con las especificaciones de la plataforma experimental desarrollada en el Laboratorio de Tecnologías Inalámbricas (LATINA) de la Pontificia Universidad Católica de Chile (UC). Los resultados muestran que el algoritmo propuesto se acerca a la tasa de error de bit (BER) teórica del beamforming SVD.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2014