Caracterização assintótica de arranjos de enlaces em sistemas sem fio de gerações avançadas

Resumo

Em sistemas de comunicação sem fio, o canal entre transmissor e receptor está sujeito a flutuações aleatórias de amplitude e fase. Esse fenômeno é conhecido como desvanecimento. Para modelar o canal de desvanecimento, distribuições estatísticas como Rayleigh, Rice, Hoyt, Nakagami-m e Weibull têm sido amplamente usadas na literatura. No entanto, com o intuito de atender à crescente demanda por serviços de dados, torna-se necessário empregar uma descrição mais versátil e realista do canal sem fio. Nesse sentido, é mais adequado o uso de distribuições generalizadas de desvanecimento, como α-μ, η-μ, κ-μ, por exemplo. Sabe-se que o fenômeno de desvanecimento prejudica o desempenho dos sistemas sem fio, degradando métricas primordiais como taxa de erro de bit e probabilidade de indisponibilidade. Essas métricas aparecem em termos das mais diversas combinações - somas, produtos, máximos, mínimos, médias harmônicas, dentre outras - dos enlaces sem fio que compõem o sistema. Isso depende de como os enlaces estão arranjados, bem como do protocolo de comunicação empregado em cada enlace. Entretanto, a análise estatística de tais arranjos é tipicamente complicada, quando não inviável. E essa dificuldade aumenta em sistemas de gerações avançadas, para os quais estão previstos arranjos complexos de enlaces sem fio cooperativos, ajustados cognitiva e dinamicamente, com múltiplas rotas de múltiplos nós retransmissores conectando fonte a destino. Neste projeto de pesquisa, pretendemos desenvolver um arcabouço analítico geral para caracterizar o comportamento assintótico de diferentes tipos de arranjos de enlaces sem fio que compõem sistemas de comunicação de gerações avançadas. A caracterização assintótica permite contornar as dificuldades inerentes ao tratamento estatístico exato, ao mesmo tempo em que garante uma excelente aproximação para regimes práticos de operação dos sistemas, de média a alta relação sinal-ruído. A proposta abrange modelos generalizados de desvanecimento, bem como arranjos possivelmente correlacionados entre si, algo bastante plausível em tecnologias emergentes com uso massivo de transmissões e recepções múltiplas. Além disso, com base na caracterização analítica desenvolvida, pretendemos elaborar critérios ótimos de alocação de recursos para os diversos arranjos de enlace investigados. (AU)