Análise e simulação de sistemas multiportadora do tipo Coded-GFDM (CGFDM) para mitigação de interferência interportadora sem aumento da potência de ruído

Abstract

Sistemas multiportadora surgiram como uma alternativa de contornar a complexidade da recepção nos sistemas monoportadora. Nesse contexto, surge o OFDM (orthogonal frequency division multiplexing, do inglês, multiplexação ortogonal por divisão na frequência), uma técnica de transmissão por multiplexação que se utiliza do envio de subportadoras ortogonais, permitindo uma implementação mais fácil do sistema. Além disso, o OFDM é atrativo por alcançar detecção menos complexa, eficiência do uso de banda e eliminar as interferências interportadora e intersimbólica. Características essas que tornaram o sistema atrativo para a escolha de compor o conjunto de soluções do padrão LTE (Long Term Evolution). Entretanto, em um contexto de evolução das tecnologias para o 5G (Fifth-Generation, do inglês, Quinta Geração), o OFDM mostrou limitações em atender vários dos requisitos exigidos por essas tecnologias. Dessa forma surgiu o GFDM (generalized frequency Division multiplexing, do inglês, multiplexação generalizada por divisão na frequência), um esquema de multiplexação que usa conceitos semelhantes aos do OFDM. O GFDM, entretanto, abre mão da ortogonalidade do OFDM, permitindo que se tenha interferência interportadora e usa filtros de transmissão para modular o sinal. O uso desses filtros permite a redução da emissão fora da banda, mas ao permitir que ocorra interferência, acaba exigindo técnicas mais sofisticadas de detecção e equalização do sinal. Ainda assim, os receptores MF (Matched Filter), ZF (Zero Forcing) e MMSE (Minimum Mean Square Error), disponíveis para o GFDM, não se mostram capazes de eliminar completamente a auto-interferência causada pelo transmissor do GFDM, sem que com isso permita o aumento a potência do ruído. Fazendo com que o GFDM apresente um desempenho inferior se comparado ao OFDM. Diante disso, o trabalho apresenta uma técnica de processamento que visa eliminar essa interferência causada pela presença do filtro no sistema GFDM, utilizando-se um esquema de transmissão do sinal de forma codificada, chamado CGFDM (coded generalized frequency division multiplexing, do inglês, multiplexação generalizada por divisão na frequência codificada). O sistema surge por causa da necessidade de mitigar completamente a interferência sem aumento da potência do ruído, degradando o sinal. A técnica ainda permite que o uso de um receptor MF seja capaz eliminar a interferência, isso por causa da característica unitária da matriz de auto-interferência total do sistema. Os resultados das simulações mostram que o desempenho do GFDM frente ao uso dos receptores ZF e MF sofre degradação, relacionando com a presença de interferência ICI no sistema. Por fim, comparando os resultados encontrados com o desempenho do CGFDM, mostrando que a interferência pode ser completamente mitigada com o uso dessa técnica de processamento, conforme esperado, garantindo que o nível de ruído não aumente.