Navegando por Assunto "Complexidade computacional"

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Acesso aberto (Open Access)
Cell-free massive multiple antenna systems: estimation techniques, scalability challenges, and aerial access point deployments
(Universidade Federal do Pará, 2026-09-26) SOUZA, Daynara Dias; NARDELLI, Pedro Henrique Juliano; http://lattes.cnpq.br/3953769758774581; https://orcid.org/0000-0002-7398-1802; COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque; http://lattes.cnpq.br/9622051867672434; ******; BORGES, Gilvan Soares; CARDOSO, Diego Lisboa; RODRIGUES, Roberto Menezes; CAVALCANTE, André Mendes; DINIS, Rui Miguel Henriques Dias Morgado; http://lattes.cnpq.br/7696860178450119; http://lattes.cnpq.br/0507944343674734; http://lattes.cnpq.br/0848357090195263; http://lattes.cnpq.br/3939185965976929; ******; https://orcid.org/0000-0002-0667-663X; https://orcid.org/0000-0002-5971-3668; ******; ******; https://orcid.org/0000-0002-8520-7267
As redes cell-free (CF) massive multiple-input multiple-output (MIMO) são apontadas como uma das tecnologias promissoras para redes sem fio de próxima geração. Estas redes se destacam pela alta eficiência espectral, menor suscetibilidade a bloqueios e sombreamento, e desempenho uniforme entre os usuários. Como o cenário CF massive MIMO espalha um grande número de pontos de acesso (APs- access points) em uma grande área atendendo a um número muito menor de equipamentos dos usuários (UE- user equipment), problemas relacionadas ao controle de energia, pré-codificação de sinal, alocação de recursos, estratégias decodificação e gerenciamento de interferência serão questões-chave. Além disso, para obter um sistema CF massive MIMO escalável e eficiente, usa-se uma abordagem centrada nos usuários (UC- user-centric) para definir o subconjunto de APs que servem a cada UE, de modo que a complexidade e os requisitos de recursos para cada AP devem permanecer finitos quando o número de UE tende ao infinito. Nesse sentido, esta tese de doutorado objetiva apresentar metodologias escaláveis adequadas para alcançar uma implementação eficiente de redes UC CF massive MIMO. Especificamente, são desenvolvidos métodos de alocação de recursos de rádio e atribuição piloto, e esquemas de estimação de canal efetivo de DL cega e baseada em pilotos de DL. Também propõe-se uma estratégia dinâmica e adaptável às condições dos UE para escolher o melhor método de estimação de canal para cada um. Os resultados mostram que as soluções propostas podem melhorar a eficiência espectral dos 50%-likely UE em até 91% comparado com as soluções da literatura. Nesta tese de doutorado, também apresenta-se propostas de avanços relacionados à implantação de uma rede CF massive MIMO habilitado através de APs aéreos, que são úteis para melhorar a conectividade sem fio em ambientes ultra-densos ou para estender a cobertura em áreas mais isolados de uma maneira flexível. Para isto, é proposto uma otimização de trajetória de umenxame de veículos aéreos não tripulados (VANTs) cooperativos. Os resultados mostram que é possível otimizar a localização e trajetória dos VANTs sem a necessidade do conhecimento das posições do UE, alcançando um aumento de até 47% na média da eficiência espectral. Por fim, também foram investigados sistemas UC CF massive MIMO com capacidade de processamento limitada. Mais especificamente, são propostos métodos para ajustar o grupos de APs de forma que a complexidade computacional (CC) para processamento de sinais não aumente com o número de APs. Os resultados mostram que é possível reduzir a CC em 96% sem causar grandes degradações na eficiência espectral.
Acesso aberto (Open Access)
Scalable AP selection strategies for user-centric cell-free massive MIMO networks
(Universidade Federal do Pará, 2024-06-06) FREITAS, Marx Miguel Miranda de; COSTA, Daniel Benevides da; http://lattes.cnpq.br/0644241968356756; https://orcid.org/0000-0002-5439-7475; VALCARENGHI, Luca; COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque; http://lattes.cnpq.br/9622051867672434
Sistemas user-centric (UC) cell-free (CF) massive multiple-input multiple-output (MIMO) são tecnologias promissoras para as próximas gerações de redes de banda larga móvel. Nesses sistemas, o equipamento do usuário (UE - user equipment) é associado a um subconjunto de pontos de acesso (APs - access points) distribuídos na área de cobertura, resultando em melhorias na macrodiversidade e na eficiência espectral (SE - spectral efficiency) da rede, quando comparado com sistemas celulares convencionais. Apesar dos benefícios provenientes destes sistemas, desafios como métodos escaláveis de seleção de APs, complexidade computacional (CC) e intercoordenação entre unidades centrais de processamento (CPU - central processing units) ainda podem existir nos mesmos. Neste sentido, esta tese propõe um novo framework de seleção de APs que fornece escalabilidade a sistemas UC, possibilitando um uso mais eficiente dos recursos da rede, tais como potência de transmissão e demandas de processamento. A solução é baseada em uma decisão casada que visa estabelecer as conexões que sejam mais vantajosas tanto para os UEs quanto para os APs. Além disso, são propostas três estratégias que modificam os grupos de APs dos UEs, com o objetivo de reduzir o número de APs conectados a cada UE sem comprometer a SE. Resultados de simulação revelam que o framework de decisão casada pode melhorar a SE dos 95% likely UEs em até 163% quando comparado com as soluções de referência. Uma abordagem heurística que reduz os efeitos da inter coordenação entre CPUs também é proposta. A mesma diminui o número de UEs inter coordenados (i.e., UEs conectados a múltiplas CPUs) em cada CPU para reduzir as demandas de sinalização nos links de backhaul. Resultados numéricos indicam que o método proposto mitiga os impactos da inter coordenação entre CPUs, enquanto gera perdas marginais na SE e melhora a eficiência energética (EE). Por fim, investiga-se o desempenho de sistemas UC com capacidade de processamento limitada. Especificamente, assume-se que a CC de realizar a estimativa de canal e precodificação de sinais não cresce com o número de APs. Assim, o UE só pode ser associado a um número finito de APs. Além disso, propõe-se um método para ajustar os grupos de APs de acordo com a implementação da rede, ou seja, centralizada ou distribuída. Os resultados mostram que os sistemas UC podem manter a SE sob pequena degradação mesmo reduzindo a CC em até 96%. Além disso, o método proposto para ajustar o grupo de APs leva à reduções adicionais na CC.