Comunicaciones Inalambricas

Universidad Carlos iii de Madrid Escuela Politécnica Superior Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones

Tesis Doctoral

Optimización de Energía y Eficiencia de Transmisión con Análisis de Imparcialidad en Comunicaciones Inalámbricas Adaptativas

José Joaquín Escudero Garzás Febrero de 2010

Universidad Carlos iii de Madrid Escuela Politécnica Superior Departamento de Teoríade la Señal y Comunicaciones

Tesis Doctoral

Optimización de Energía y Eficiencia de Transmisión con Análisis de Imparcialidad en Comunicaciones Inalámbricas Adaptativas

Autor:
José Joaquín Escudero Garzás Ingeniero de Telecomunicación

Director:
Ana García Armada Doctor Ingeniero de Telecomunicación

Leganés, Febrero de 2010

Tesis Doctoral:
Optimización de Energía y Eficienciade Transmisión con Análisis de Imparcialidad en Comunicaciones Inalámbricas Adaptativas

Autor:
José Joaquín Escudero Garzás

Director:
Ana García Armada

El Tribunal nombrado para juzgar la Tesis arriba indicada, compuesto por los siguientes Doctores:
Presidente: Antonio Artés Rodríguez

Secretario: María Julia Fernández-Getino García

Vocal: Luis Ignacio Santamaría CaballeroVocal: Gonzalo Seco Granados

Vocal: Javier del Ser Lorente

Acuerda otorgarle la calicación de:
Leganés, a de Febrero de 2010

Contenido
Resumen Abstract Notación y acrónimos 1. Introducción
1.1. 1.2. 1.3. Transmisión adaptativa en redes inalámbricas Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ix

xi

xiii

1
2 3 4 4 4 6Organización y contribuciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1. 1.3.2. 1.3.3. Metodología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Organización Contribuciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Transmisión adaptada al medio: modulación adaptativa, bit loading y radio cognitiva 9
2.1. Modulación adaptativa:conceptos básicos 2.1.1. 2.1.2. 2.1.3. 2.1.4. . . . . . . . . . . . . . 10 11 12 14 Revisión histórica de los sistemas de modulación adaptativa El sistema de transmisión adaptativa . . . . . . . . . . . .

Técnicas básicas de modulación adaptativa . . . . . . . . . Optimización de la eciencia espectral mediante modulación adaptativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

152.1.5.

Otras métricas para la evaluación de esquemas de modulación adaptativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 17 19 21 22

2.2.

Modulaciones multiportadora: OFDM . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1. 2.2.2. Fundamentos básicos de OFDM . . . . . . . . . . . . . . . La rejilla tiempo-frecuencia OFDM . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.3.

Transmisión en sistemasmultiportadora punto a punto

v

vi / CONTENIDO

2.3.1. 2.3.2. 2.3.3. 2.4.

Asignación de potencia óptima multiportadora: La aproximación SNR

waterlling
. . . . . .

22 24 26 27 29 32 33

gap

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

Asignación de bits por subportadora:

bit-loading

Acceso múltiple multiportadora: OFDMA 2.4.1. 2.4.2. Diversidad multiusuario

. . . . . . . .. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

El problema de la asignación de recursos en OFDMA

2.5. 2.6.

Imparcialidad entre los usuarios en OFDMA . . . . . . . . . . . .

Asignación en OFDMA de los recursos potencia, bits y subportadoras 34 2.6.1. 2.6.2. Algoritmos de asignación conjunta de recursos . . . . . . . Algoritmos subóptimos: asignación en dos pasos desubportadoras, potencia y bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 36

2.7.

Asignación de recursos en OFDMA utilizando agrupaciones de subportadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7.1. 2.7.2. Agrupación de subportadoras: los subcanales . . . . . . . . La utilización de los subcanales en la literatura . . . . . . 41 41 43 45 46 50 53

2.8.

Un paso más en la...