Impacto de técnicas com múltiplas antenas em uma rede de sensores sem fio baseada em cooperação probabilística

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Yabcznski, Eduardo
• Orientador(a): Brante, Glauber Gomes de Oliveira
• Banca de defesa: Mariano, Andre Augusto , Fernandez, Evelio Martin Garcia , Brante, Glauber Gomes de Oliveira , Moritz, Guilherme Luiz , Rebelatto, Joao Luiz
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Sistemas de comunicação sem fio; Múltiplas entradas-múltiplas saídas; Antenas (Eletrônica); Energia - Consumo; Sistemas de telecomunicação; Probabilidades; Wireless communication systems; Multiple input-multiple output systems; Antennas (Electronics); Energy consumption; Telecommunication systems; Probabilities
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27881

O presente trabalho avalia quais os efeitos no desempenho de uma rede de sensores sem fio ao adotar múltiplas antenas nos sensores em uma rede cooperativa. A ideia principal é combinar duas técnicas que exploram a diversidade espacial: cooperação e MIMO, do inglês Multiple Input Multiple Output. Nas análises dois esquemas MIMO foram utilizados: seleção de antena, do inglês Antenna Selection (AS) e a transmissão em feixe, do inglês beamforming, usando a técnica de decomposição de valor singular, do inglês Singular Value Decomposition (SVD). A transmissão SISO, do inglês Single Input Single Output, também é considerada para fins de comparação. Para o esquema cooperativo foi modelada a probabilidade de ON-OFF para redes em que os nós possuem múltiplas antenas, estendendo análises da literatura que consideravam apenas nós com uma única antena. Dessa maneira pretende-se diminuir o consumo de energia prolongando a vida útil dos sensores fazendo com que haja um aumento na quantidade de informação efetivamente transmitida pela rede, sempre mantendo uma certa probabilidade de outage como restrição. Verificou-se que ao empregar as duas técnicas há um ganho significativo na quantidade de informação transmitida pela rede com destaque para o AS a curtas distâncias. Ao aumentar o número de antenas constatou-se que é necessário uma menor probabilidade ON-OFF de cooperação, havendo um ganho considerável para o AS e degradação no SVD. Também verificou-se que para cada tamanho da rede (distância entre os nós) há uma potência de transmissão na qual uma maior quantidade de informação pode ser transmitida. Por fim foi proposto um algoritmo de busca exaustiva para encontrar a melhor potência de transmissão para cada esquema de transmissão.