Estimación de canal y desplazamiento de frecuencia en sistemas MIMO-OFDM con prefijo cíclico insuficiente

• Autores: Carlos Prieto del Amo
• Directores de la Tesis: M. Julia Fernández Getino García (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Carlos III de Madrid ( España ) en 2015
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Ana García Armada (presid.), Iván A. Pérez Alvarez (secret.), María Carmen Aguayo Torres (voc.)
• Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Multimedia y Comunicaciones
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de las telecomunicaciones
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: e-Archivo
• Resumen

  • La presente Tesis aborda el análisis de la estimación de canal y desplazamiento de frecuencia en sistemas MIMO-OFDM (Multiple-Input Multiple-Output Orthogonal Frequency Division Multiplexing) en condiciones de prefijo cíclico insuficiente. La motivación fundamental es estudiar uno de los sistemas más utilizados actualmente, como es MIMO-OFDM, pero con la intención de mejorar una de las características intrínsecas que le proporciona mayores ventajas, como es el uso del prefijo cíclico. Dicho prefijo cíclico permite mantener la ortogonalidad entre subportadoras y evita la aparición de interferencias entre símbolos y entre portadoras, facilitando también la ecualización en entornos multitrayecto, siempre que su longitud sea mayor que la del canal. Sin embargo, produce un decremento de la capacidad del sistema, al no llevar información por ser una réplica de las últimas muestras de cada símbolo OFDM, y disminuye la eficiencia de la estimación de parámetros. La Tesis se centra, por tanto, en analizar un sistema MIMO-OFDM con prefijo cíclico insuficiente, menor a la longitud del canal, que puede ser debido a una supresión intencionada para incrementar la capacidad, a canales largos altamente dispersivos o para eliminar patrones repetitivos de la señal que facilitan la interceptabilidad de la señal OFDM. Por consiguiente, para abordar el objetivo principal de esta Tesis es necesario analizar aquellos inconvenientes que surgen de la existencia de un prefijo cíclico insuficiente. Por un lado, se analiza el impacto sobre las comunicaciones MIMO-OFDM en términos de interferencias en la parte de datos de la estructura de trama así como sobre la estimación de canal y desplazamiento de frecuencia. También se evalúan las secuencias utilizadas como preámbulo para dichas estimaciones tanto desde el punto de vista de sus características y utilización como desde el punto de vista de rango de adquisición del desplazamiento de frecuencia. Se demuestra claramente que los estimadores propuestos convergen a sus límites teóricos y que las secuencias seleccionadas tienen el mayor rango de adquisición posible. Por otro lado, una vez analizado el efecto sobre la parte de datos de la trama, también se analiza el impacto sobre el propio preámbulo que se utiliza para labores de estimación y se presentan los resultados correspondientes a la tasa de error, demostrando que el rendimiento obtenido se equipara al de aquellos sistemas con prefijo cíclico suficiente. Debido a que las estrategias propuestas incrementan la complejidad del sistema, se analiza con detalle el coste computacional de la implementación del esquema de receptor propuesto concluyéndose que el coste que supone es muy inferior comparado con el ahorro que propicia en términos de capacidad y energía. Finalmente, se propone la implementación de algunas de las estrategias definidas anteriormente en un sistema real como es el enlace descendente del estándar LTE (Long Term Evolution). En primer lugar, se propone una estructura de trama y receptor aplicados a una aproximación simplificada del estándar. Posteriormente, se adaptan las estrategias propuestas a una versión más fidedigna de dicho estándar. Los resultados obtenidos en ambos casos ponen de manifiesto las notables mejoras que implica la utilización de los receptores propuestos dando lugar a rendimientos del sistema similares a los obtenidos en el caso de haber utilizado un prefijo cíclico suficiente.