Random access protocols for extra-large and massive MIMO systems
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Nishimura, Otávio Seidi
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Resumo
Resumo: Tecnologias emergentes como comunicações IoT (Internet-of-Things) e M2M (Machineto- Machine) preveem um rápido crescimento no número de dispositivos independentes Portanto, o desafio é manejar a imensa quantidade de tentativas de conexão na rede e transmissão intermitente de dados É esperado que sistemas wireless 5G proporcionem serviços como mMTC (massive Machine-Type Communications) e cMBB (crowded Mobile- Broadband), onde é possível administrar um grande número de dispositivos (UEs – user equipments) com baixa complexidade e alta eficiência Uma técnica já assumida para manejar tais demandas é o MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) massivo com acesso aleatório (RA - Random Access) Estes métodos apresentaram resultados promissores, abrindo oportunidades para novas pesquisas e análises aprofundadas Um desafio vigente é como adaptar técnicas convencionais em estruturas novas, como extra-large arrays com MIMO massivo e sistemas cell-free Portanto, este trabalho propõe uma adaptação de três protocolos de acesso aleatório grant-based de sistemas MIMO massivo, para estruturas extralarge massive MIMO (XL-MIMO) Os resultados numéricos obtidos mostram melhorias apreciáveis em várias figuras de mérito de desempenho do sistema em cenários overcrowded XL-MIMO Os protocolos adaptados, denominados SUCRe-XL e ACBPC-XL, são capazes de manejar um grande número de UEs tentando acessar a rede esporadicamente Como consequência, há uma diminuição no atraso médio de conexão na etapa de alocação dos pilotos O protocolo proposto ACBPC-XL apresenta uma melhora em termos de fairness, oferecendo quase a mesma oportunidade de acesso (access fainess) para todas as UEs em toda área da célula O último protocolo adaptado, denominado GBPA-XL, tem revelado resultados ainda preliminares, porém promissores, para cenários com número mediano de UEs, apesar do incremento da complexidade computacional na estação radio-base (BS - base station)
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Palavras-chave
Engenharia elétrica, Sistemas MIMO, Protocolo de acesso aleatório, Sistemas de telecomunicação, Protocolos de acesso grant-based, Electric engineering, MIMO systems, Random access protocol, Telecommunication systems, Grant-based access protocols