Compression of Channel State Information in Multiple Input Multiple Output Mobile Systems

Os primeiros testes de redes de quinta geração (5G) de telefonia celular estão sendo feitos em diversas partes do mundo. Vários cenários de uso estão sendo planejados, o que torna necessário a adoção de tecnologias flexíveis e escaláveis para atender seus indicadores de performance. MIMO massivo é uma tecnologia chave para o 5G, pois aumenta a eficiência espectral do sistema. Para explorar as vantagens do MIMO o transmissor precisa ter informações sobre a condição do canal (CSI) de cada equipamento de usuário (UE). O 5G está sendo padronizado para operar em duplexação por divisão de tempo (TDD) e duplexação por divisão de frequência (FDD). Desta forma, os custos de operar MIMO em TDD e FDD devem ser factíveis. Como TDD opera uplink e downlink na mesma frequência, a característica de reciprocidade do canal pode ser usada para extrair o CSI necessário para projetar precodificador ou alocação de usuário, por exemplo. No entanto, FDD não pode explorar reciprocidade do canal. Assim, operar MIMO em FDD é desafiador, pois com o aumento no número de antenas a quantidade de informação a ser repassada ao transmissor se torna impraticável. Desta forma, comprimir CSI de sistemas MIMO FDD é de interesse. Além disso, o uso de vastas faixas de espectro, bandas abaixo de 6 GHz e ondas milimétricas, leva a diferentes características de canal. Também, a proximidade de encapsulamento dos elementos de antena aumentam a correlação espacial do arranjo MIMO. Consequentemente, essa correlação pode ser explorada para prover compressão do CSI. Essa dissertação apresenta uma visão geral sobre compressão de CSI e propõe uma meta heurística que usa codificação por transformada de baixo custo computacional, e faz uma avaliação sistemática dos métodos de compressão baseado em simulações realistas de canais MIMO. Além, disso, o impacto de diferentes aplicações do 5G e o projeto das antenas dos transmissores e receptores também são incluídos na avaliação para escolha do método de codificação por transformada para comprimir CSI em sistemas MIMO FDD.