Resumen de Cuantificación del estado del canal para la minimización de la potencia en sistemas con transmisores adaptativos
Los sistemas de comunicación operando en canales (móviles) inalámbricos degradan considerablemente sus prestaciones (tasa de transmisión, consumo de potencia o probabilidad de error) debido a los desvanecimientos que sufre el medio inalámbrico. Esta degradación puede mitigarse aprovechando el conocimiento del estado canal (CSI) en el receptor y en el transmisor. El CSI puede ser perfecto si el error de estimación del canal es despreciable o cuantificado si no se conoce el valor exacto del canal sino únicamente la categoría (región) a la que el canal pertenece.
La presente disertación tiene como objetivo diseñar y utilizar de manera óptima la cuantificación del CSI a fin de minimizar la potencia transmitida satisfaciendo requisitos de calidad de servicio en términos tasa de transmisión y probabilidad de error. El escenario básico de aplicación consiste en sistemas de comunicaciones móviles con transmisores adaptativos en los que el receptor tiene conocimiento perfecto del canal mientras que el transmisor, típicamente a través de un canal de control de retorno, únicamente conoce una versión cuantificada del mismo. Las contribuciones de esta tesis cubren sistemas de comunicaciones de distinta complejidad, operando sobre distintos tipos de canales, para uno o múltiples usuarios.
Simulaciones numéricas validarán las derivaciones analíticas y mostrarán el significativo ahorro energético cuando se implementan los esquemas propuestos.
Las principales contribuciones de esta tesis pueden resumirse como sigue: (i) se derivan esquemas de cuantificación y de adaptación como la solución de un problema de minimización con ligaduras; (ii) se prueba que los esquemas de cuantificación de canal corresponden al menos a un óptimo local; (iii) se prueba que los esquemas de adaptación son globalmente óptimos; (iv) se demuestra que la complejidad computacional por cada realización del canal requerida para implementar los esquemas adaptativos es moderada o despreciable; (v) se demuestra que las necesidades de envío de información de control del receptor al transmisor son sorprendentemente pequeñas y (vi) se muestra que la potencia consumida por los esquemas adaptativos basados en CSI cuantificado es considerablemente menor que la potencia consumida por sistemas no adaptativos y a su vez que la pérdida de prestaciones de aquellos frente a los que hacen uso de CSI perfecto es pequeña.
Estas contribuciones motivan la implantación práctica de esquemas similares a los propuestos en sistemas reales de comunicaciones que, con un incremento moderado de la complejidad, obtienen significativas mejoras en sus prestaciones.
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