Utilização conjunta de técnicas de formtação de feixe, diversidade espacial e equalização na recepção de sinais

Abstract

Nesta dissertação, investiga-se a utilização conjunta de técnicas de formatação de feixe, diversidade espacial e equalização de canal para recepção de sinais em um sistema de comunicação sem fio. Utiliza-se um conjunto de arranjos de antenas (dois arranjos lineares) para obter tanto diversidade espacial como formatação de feixe. As antenas em cada arranjo são espaçadas segundo o critério de filtragem espacial (formatação de feixe), enquanto que os arranjos são espaçados buscando satisfazer o critério de diversidade espacial. Com a diversidade espacial, busca-se combater o desvanecimento plano, enquanto que com a formatação de feixe o desvanecimento seletivo em frequência. Tais fenômenos estão sempre presentes nos sistemas de comunicação sem fio, devido à propagação por múltiplos percursos do sinal transmitido. Três técnicas de combinação dos sinais na saída dos conformadores são apresentadas: seleção - escolhendo o sinal com menor ISI; soma não ponderada; e soma ponderada - enfatizando o sinal de maior potência. Um equalizador DFE é empregado na saída da técnica de combinação para mitigar a ISI residual. A estrutura do receptor em estudo é apresentada para operar de forma adaptativa, sendo que o algoritmo LMS é escolhido para essa tarefa. Também é abordado o cálculo ótimo dos coeficientes nos conformadores de feixe e no equalizador DFE, para as diferentes técnicas de combinação. Resultados de simulação permitem avaliar o desempenho dos esquemas sugeridos e compará-los com os da literatura existente.

This dissertation investigates the joint use of beamforming, spatial diversity, and channel equalization techniques for receiving signals in a wireless communication system. A set of antenna arrays (two linear antenna arrays) is used in order to obtain both spatial diversity and beamforming. The antennas in each array are spaced according to the spatial filtering criterion (beamforming), while the arrays are spaced for satisfying the criterion of spatial diversity. The flat fading is combated with spatial diversity, while the frequency selective fading with beamforming. Such phenomena are always present in the wireless communication systems, due to the multipath propagation of the transmitted signal. Three techniques for combining the output signals of the beamformers are presented: selection - chooses the signal with lower ISI; unweighted sum; and weighted sum - emphases the highest power signal. A DFE equalizer is used in the output of the combination techniques for mitigating the residual ISI. The receptor structure under study is presented to operate adaptively, and the LMS algorithm is chosen for this task. In addition, the optimum coefficients of both DFE equalizer and beamformers are obtained, considering the three techniques of combination. Simulation results allow to evaluate the performance of the suggested schemes and compare them to those in the existing literature.