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Título: Desempenho em redes WLAN MU-MIMO com seleção de usuário e diversidade
Título(s) alternativo(s): Performance of MU-MIMO WLAN systems with user selection and receive diversity
Autor(es): Grybosi, Jorge Felipe
Orientador(es): Moritz, Guilherme Luiz
Palavras-chave: Redes locais sem fio
Ambientes virtuais compartilhados
Sistemas de transmissão de dados
Sistemas de comunicação sem fio
Algoritmos - Desenvolvimento
Processamento de sinais - Técnicas digitais
Análise Numérica
Wireless LANs
Shared virtual environments
Data transmission systems
Wireless communication systems
Algorithms - Development
Signal processing - Digital technique
Numerical analysis
Data do documento: 21-Nov-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: GRYBOSI, Jorge Felipe. Desempenho em redes WLAN MU-MIMO com seleção de usuário e diversidade. 2019. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Energia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.
Resumo: Esquemas utilizando a técnica Multi-User MIMO adicionados aos padrões 802.11ac/ax podem atingir altas taxas por meio de técnicas de beamforming, que permitem a transmissão de streams de dados para múltiplos usuários de forma simultânea. Porém isso requer o conhecimento do canal do usuário (CSI), que é um processo complexo de ser obtido na prática. Alternativamente, o access point pode balancear a taxa estimada com o overhead para processamento da CSI, escolhendo um número de antenas de transmissão e recepção apropriado, assim como o número de usuários de acordo com o canal do cliente e sua fila de pacotes. O presente trabalho propõe a aplicação de um algoritmo de seleção de usuário baseado nas propriedades da teoria MU-MIMO e a SNR omnidirecional do usuário chamado PUMA (Pre-sounding User and Mode selection Algorithm), e sua aplicação em um cenário de diversidade. A taxa do esquema proposto com métodos tradicionais de seleção fixa e busca exaustiva e os efeitos equivalentes na eficiência energética são comparados. Os resultados apresentam que as vantagens do PUMA são ampliadas em um cenário de diversidade, onde o agrupamento de usuários causa mudanças drásticas na taxa. Ainda, utilizando diferentes esquemas de diversidade na mesma configuração de rede, diferentes taxas e consumo são obtidos. Apesar de o esquema MRC consumir mais energia durante a recepção do frame, é o modelo mais eficiente de diversidade na recepção, principalmente pelo ganho de SNR.
Abstract: Multi-User (MU) MIMO schemes introduced to IEEE 802.11ac/ax amendments can achieve high throughput by means of beamforming techniques, which enables transmission of different data streams to multiple users simultaneously. However, it requires the user Channel State Information (CSI), which is not trivial to obtain in practice. Alternatively, the access point can balance the expected rate with the CSI processing overhead by choosing an appropriate number of transmitting and receiving antennas, as well as the number of users according to client channel and backlog. We propose the application of a user selection algorithm based on MU-MIMO theoretical properties and user omnidirectional SNR named PUMA (Pre-sounding User and Mode selection Algorithm), and its application on a diversity scenario. The data rate of the proposed scheme with traditional fixed-mode and exaustive search user selection and the equivalent effects on energy efficiency are compared. Results show that the PUMA advantages are enhanced in a diversity scenario when client grouping causes dramatic changes in the sum rate. In addition, by using different diversity schemes on the same WLAN configuration, different rates and consumption are obtained. Despite MRC consuming more energy during frame reception, it is the most energy-efficient receive diversity scheme, mainly because of SNR improvement.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4776
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