Otimização fim-a-fim de sistemas MIMO multiusuário usando autoencoders com estimação de canal bidirecional

dc.contributor.advisorSilveira, Luiz Felipe de Queiroz
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0002-7146-4916pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4139452169580807pt_BR
dc.contributor.authorVelloso, Eduardo Nunes
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-9668-5547pt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7673330596328097pt_BR
dc.contributor.referees1Martins, Allan de Medeiros
dc.contributor.referees1IDhttps://orcid.org/0000-0002-9486-4509pt_BR
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4402694969508077pt_BR
dc.contributor.referees2Alencar, Marcelo Sampaio de
dc.contributor.referees2IDhttps://orcid.org/0000-0002-2849-1644pt_BR
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0946722048975388pt_BR
dc.contributor.referees3Lopes., Waslon Terllizzie Araújo
dc.contributor.referees3IDhttps://orcid.org/0000-0003-2486-9950pt_BR
dc.contributor.referees3Latteshttp://lattes.cnpq.br/5041048659000127pt_BR
dc.date.accessioned2024-10-15T16:13:29Z
dc.date.available2024-10-15T16:13:29Z
dc.date.issued2024-03-21
dc.description.abstractThe spectral efficiency gains introduced by multiuser MIMO systems render them relevant schemes for current and upcoming generations of mobile communication networks. Due to the intrinsic complexity of the mathematical models of these systems under realistic conditions and the interdependence between the processing steps of the transmitters and receivers, machine learning is an option that allows the complete system to be designed by training a noisy autoencoder. This paper proposes a neural network architecture for end-to-end optimization of a multiuser MIMO system. The performance of the system, measured in terms of symbol error rate, was compared to an M-PSK baseline with zero-forcing equalization and least-squares channel estimation. Simulations were performed using a Rayleigh fading channel model and the realistic 3GPP TR 38.901 model. A bidirectional channel estimator, based on the interpolation of sparse pilots, is proposed, reducing the control signaling to less than 3% in exchange for a fixed 10 ms delay. The results show that signicant gains can be achieved by applying the proposed model, but these vary with respect to the estimation errors during the pilot transmission timespt_BR
dc.description.resumoOs ganhos de eficiência espectral introduzidos pelos sistemas MIMO multiusuário os tornam esquemas relevantes para a atual e para as próximas gerações de redes de comunicação móvel. Devido à complexidade intrínseca aos modelos matemáticos desses sistemas em condições realistas e à interdependência entre as etapas de processamento dos transmissores e receptores, o aprendizado de máquina é uma opção que permite projetar o sistema completo por meio do treinamento de um autoencoder ruidoso. Esse trabalho apresenta uma proposta de arquitetura de rede neural para otimização fim-a-fim de um sistema MIMO multiusuário. O desempenho do sistema, medido em termos de taxa de erro de símbolo, foi comparado a uma referência M-PSK com equalização zero-forçado e estimação por mínimos quadrados. As simulações foram feitas considerando um modelo de canal com desvanecimento Rayleigh, assim como usando o modelo 3GPP TR 38.901. Um estimador de canal bidirecional, baseado na interpolação de pilotos esparsos, foi proposto, reduzindo a sinalização de controle para menos de 3% em troca de um pequeno atraso fixo de 10 ms. Os resultados revelam que é possível obter ganhos significativos ao aplicar o modelo proposto, mas que estes variam conforme os erros de estimação nos instantes de transmissão de pilotospt_BR
dc.identifier.citationVELLOSO, Eduardo Nunes. Otimização fim-a-fim de sistemas MIMO multiusuário usando autoencoders com estimação de canal bidirecional. 2024. 68 f. Orientador: Luiz Felipe de Queiroz Silveira. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/60367
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentCentro de Tecnologiapt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e de Computaçãopt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectAprendizado de máquinapt_BR
dc.subjectMultiple-Input Multiple-Output (MIMO)pt_BR
dc.subjectDetecção de sinaispt_BR
dc.subjectEstimação de canal.pt_BR
dc.subjectMachine learningpt_BR
dc.subjectMultiple-Inputs Multiple-Outputs (MIMO)pt_BR
dc.subjectSignal detectionpt_BR
dc.subjectChannel estimationpt_BR
dc.titleOtimização fim-a-fim de sistemas MIMO multiusuário usando autoencoders com estimação de canal bidirecionalpt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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