Energy Efficient wireless communications
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2012
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Abstract
En los últimos años, la reducción de la energía necesaria para transferir información entre transmisor a receptor se ha constituido en un objetivo importante para las técnicas de comunicación inalámbricas. La búsqueda de nuevos métodos para aumentar la eficiencia energética de las comunicaciones inalámbricas se ha transformado en un activo campo de investigación. Algunos investigadores han sugerido que el uso de sistemas de múltiples antenas podría generar nuevas reducciones en el consumo energético de las comunicaciones inalámbricas. A pesar de un reciente interés en este tema, ningún análisis completo ha sido reportado sobre como el tamaño del arreglo de antenas, el tamaño de la modulación y la potencia irradiada han de elegirse para lograr comunicaciones energéticamente eficientes sobre canales con desvanecimiento.
En esta tesis, enfrentamos este problema presentando un modelo que determina la energ ía consumida por cada bit de información transferido sin error a través de canales con diversas estadísticas. Usando este modelo de consumo energético, primero presentamos las reglas para elegir el tamaño de la modulación y la potencia de irradiación de un sistema de una sola antena que logra la eficiencia energética máxima en función de la distancia de enlace. Luego, extendemos el análisis a sistemas de multiples antenas que usan la técnica de descomposición de valor singular, y presentamos el número óptimo de canales paralelos usados para reducir el consumo energético. Usando estos resultados, comparamos el consumo mínimo alcanzable por sistemas de comunicaciones equipados con distinto número de antenas. Nuestro análisis muestra que los sistemas de comunicaciones equipados con un gran arreglo de antenas son óptimos para realizar comunicaciones a través de largas distancias. Por otra parte, sistemas equipados con una sola antena son la mejor opción para comunicaciones sobre distancias cortas.
En esta tesis, enfrentamos este problema presentando un modelo que determina la energ ía consumida por cada bit de información transferido sin error a través de canales con diversas estadísticas. Usando este modelo de consumo energético, primero presentamos las reglas para elegir el tamaño de la modulación y la potencia de irradiación de un sistema de una sola antena que logra la eficiencia energética máxima en función de la distancia de enlace. Luego, extendemos el análisis a sistemas de multiples antenas que usan la técnica de descomposición de valor singular, y presentamos el número óptimo de canales paralelos usados para reducir el consumo energético. Usando estos resultados, comparamos el consumo mínimo alcanzable por sistemas de comunicaciones equipados con distinto número de antenas. Nuestro análisis muestra que los sistemas de comunicaciones equipados con un gran arreglo de antenas son óptimos para realizar comunicaciones a través de largas distancias. Por otra parte, sistemas equipados con una sola antena son la mejor opción para comunicaciones sobre distancias cortas.
Description
Tesis (Doctor in Engineering Sciences)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2012