Resource allocation and time-frequency modulation for power line communication - Colen, Guilherme Ribeiro (2016)
Esta tese concentra-se na redução da complexidade computacional e na necessidade de largura de banda associada com a utilização de técnicas de alocação de recursos em sistemas de comuniação via rede elétrica (power line communication – PLC) com base no esquema de multiplexação por divisão ortogonal na frequência (orthogonal frequency division multiplexing – OFDM). Neste contexto, é introduzida a técnica sub-ótima chamada de temporal compressive resource allocation (TCRA). Esta técnica é capaz de explorar a relação existente entre microslots (exploração no domínio do tempo) para reduzir o número de vezes por segundo que alocação de recursos é executada. Além disso, é proposto um novo parâmetro, denominado de banda de coerência da relação sinal ruído normalizada (normalized signal to noise ratio – nSNR) para informar precisamente a planicidade da nSNR. A eficácia deste parâmetro é comparada com a banda de coerência. Diante disto, sua modelagem estatística para ambientes in-home, outdoor de baixa tensão e PLC-wireless é apresentada considerando distribuições de componentes individuais e misturas de Gaussianas. Com base na definição da banda de coerência da nSNR, é descrita a técnica sub-ótima denominada spectral compressive resource allocation (SCRA). Ela explora a relação existente entre os sub-canais adjacentes (exploração no domínio da frequência) para reduzir a dimensão do vector de nSNR, que é a principal informação de entrada para a técnicas de alocação de recursos. Com base no fato de que a geometria de tiles associadas com a transformada de Fourier discreta limita os ganhos associados com o uso da técnica SCRA em conjunto com o esquema OFDM, é introduzido pela primeira vez o esquema chamado multiplexação por divisão ortogonal no tempo-frequência (orthogonal time-frequency division multiplexing – OTFDM). Este esquema se baseia na transformada ortogonal de Stockwell discreta para oferecer diferentes geometrias de tiles e funciona tanto para comunicação de dados em banda de base quanto em banda passante. Os resultados numéricos baseados em canais PLC medidos e no uso de protótipo de transceptores PLC mostram que as técnicas TCRA e SCRA podem trocar redução de complexidade computacional por perda de taxa de transmissão e que economia de complexidade computacional relevante pode ser realizada com baixas perdas na taxa de transmissão. Ademais, os resultados numéricos mostram que o esquema OTFDM pode ser superado pelo esquema de OFDM se a informação de estado de canal não está disponível no lado do transmissor. No entanto, a disponibilidade de tais informações no lado do transmissor permite a utilização do esquema OTFDM em conjunto com a técnica SCRA atingir uma melhoria notável em comparação com o esquema OFDM trabalhando com a técnica SCRA.