Introdução

Um dos principais problemas dos sistemas baseados no CDMA é a interferência de acesso múltiplo, que aparece no sistema devido à quebra da ortogonalidade dos códigos dos diferentes utilizadores, provocada pelo desvanecimento do canal rádio móvel. Aliás, o impacto da IAM na degradação do desempenho do sistema MC-CDMA convencional ficou bem patente no capítulo anterior. Técnicas de detecção mono e multi-utilizador, que tentam eliminar a IAM no receptor, têm sido largamente estudadas [91][144][145]. Como referido no capítulo 1, nesta abordagem clássica, o sistema é orientado pelo transmissor. No DL, e considerando um sistema de comunicações móveis, esta abordagem clássica não será a melhor, uma vez que para eliminar a IAM e compensar as distorções provocadas pelo canal, é necessário efectuar um processamento de sinal multi-utilizador no TM. Além disso, para explorar a dimensão espacial, seria necessário equipar este terminal com um agregado de antenas, o que do ponto de vista prático é pouco interessante. Uma solução alternativa existe, e consiste em transferir a maior parte do processamento necessário, para eliminar a IAM e as distorções provocadas pelo canal, do TM para a EB, onde o nível de complexidade tolerado é menos restritivo. Assim, o sinal é formatado no transmissor, tendo em conta a resposta do canal, de formar a simplificar a detecção no receptor. Evidentemente, este tipo de esquemas exige o conhecimento da resposta do canal antes da transmissão. Contrariamente à abordagem clássica, nesta o sistema é orientado pelo receptor.

O conceito de pré-equalização, apenas nos últimos anos, despertou o interesse da comunidade científica. A maior parte dos esquemas de pré-equalização propostos na literatura, foram projectados para o sistema SISO DS-CDMA [146][147][148][149]. Em [146], é proposto um esquema de pré-equalização mono-utilizador bastante simples, designado por pré-RAKE. Neste esquema, como o nome indica, o processamento relativo ao receptor RAKE é transferido para o transmissor. No entanto, esta técnica não toma em conta a IAM, apresentando um desempenho muito pobre num sistema multi-utilizador. Um dos primeiros esquemas, de pré-equalização multi-utilizador, pode ser encontrado em [147]. Este esquema é projectado de forma a minimizar o erro quadrático médio entre o sinal recebido e um bloco de símbolos de dados. Esta técnica, apenas apresenta resultados satisfatórios se usada em conjunto com um receptor RAKE. Em [148], o filtro é projectado a partir da minimização da potência transmitida de um bloco de símbolos, sujeita à condição de eliminação da IAM. O filtro para estes últimos dois esquemas é derivado para um bloco de N_s símbolos de dados, sendo por isso necessário a inversão de uma matriz de dimensão KN_sxKN_s, onde K representa o número de utilizadores. Mesmo tendo em conta que o processamento é feito na EB, este nível de complexidade pode não ser tolerável num

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Pré-Filtragem no Espaço-Frequência para o Sistema MC-CDMA 111

sistema comercial de comunicações móveis. O esquema de pré-equalização proposto em [149], é baseado na maximização da SNR no TM, sujeita à condição de eliminação da IAM. O filtro é derivado individualmente para cada símbolo de dados. Esta abordagem permite, que para o cálculo do filtro, seja necessário inverter uma matriz de dimensão KxK, reduzindo significativamente a complexidade de processamento. Estes últimos dois esquemas são derivados de forma que não seja necessário o uso de equalização no TM. O desempenho destes dois esquemas tende para o obtido com o receptor RAKE, à medida que o número de utilizadores tende para o comprimento do código. Esquemas de pré- equalização não lineares foram também propostos em [150], para um sistema SISO, os quais geralmente tomam em conta os símbolos de dados dos diferentes utilizadores. Contudo, devido à sua complexidade de processamento, o seu uso em sistemas de tempo real é pouco interessante, pelo que este tipo de esquemas não é abordado nesta tese.

Num sistema MISO, a pré-equalização pode ser projectada a duas dimensões: espaço e tempo ou frequência, sendo neste caso geralmente designada por pré-filtragem. O objectivo do uso da dimensão espacial, é aumentar o número de graus de liberdade, permitindo projectar esquemas de pré-filtragem de forma mais eficiente. Nos sistemas de portadora única, os esquemas de pré-filtragem são geralmente projectados no espaço e tempo. Em [151], é derivado um esquema projectado nestes dois domínios. O critério para obter o filtro é idêntico ao usado em [148], sendo também necessário inverter uma matriz de dimensão KN_sxKN_s. No entanto, para estes sistemas, o processamento também pode ser feito na frequência, como proposto em [152].

Nos sistemas MC-CDMA, e considerando um sistema MISO, é mais adequado projectar a pré-filtragem no espaço-frequência do que no espaço-tempo. No caso da transmissão ser feita sobre um canal com desvanecimento não selectivo na frequência, a pré-filtragem apenas explora a dimensão espacial. Num sistema mono-utilizador, este esquema pode ser visto com um esquema de pura diversidade ou pré-diversidade espacial [153][154]. Num sistema selectivo na frequência, é possível projectar um esquema de pré-filtragem que explore simultaneamente a diversidade na frequência e no espaço. Neste capítulo, são derivados esquemas lineares de pré-filtragem no espaço-frequência para o sistema MISO MC-CDMA no DL. Estes esquemas exigem o conhecimento da resposta completa do canal, pelo que são mais indicados para sistemas baseados no modo TDD. Neste caso, tendo em conta o princípio da reciprocidade do canal no UL e DL, a resposta do canal pode ser estimada na EB, durante o TS de UL.

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