CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte matriculat

Títol: Modelatge de canal i disseny de transceptors per a antenes extremadament grans en 6G


Director: BERENGUER I SAU, JORDI

Departament: TSC

Títol: Modelatge de canal i disseny de transceptors per a antenes extremadament grans en 6G

Data inici oferta: 07-06-2023     Data finalització oferta: 07-02-2024



Estudis d'assignació del projecte:
    GR ENG SIS TELECOMUN
Tipus: Individual
 
Lloc de realització: Fora UPC    
 
        Supervisor extern: Adrián Agustin de Dios
        Institució/Empresa: CTTC-Centre Tec. Telecom de Catalunya
        Titulació del Director: PhD
 
Paraules clau:
6G, near field communications, signal processing, wireless communications, XL-MIMO
 
Descripció del contingut i pla d'activitats:
El concepte de conjunts d'antenes extremadament grans (ELAA, de les sigles en anglès per a Extremely Large Antenna Arrays), també referit en la literatura com a grans superfícies intel·ligents (LIS, de les sigles en anglès per a Large Intelligent Surfaces) o XLMIMO, abasta els casos en els quals les grandàries dels conjunts d'antenes són físicament tan grans que les comunicacions sense fils poden tenir lloc a la regió denominada de camp pròxim, veure Figura 1, les propietats de la qual difereixen de manera significativa de les comunicacions clàssiques en camp llunyà.

Aquest nou escenari crea un nou paradigma que és necessari investigar. L'oportunitat que ofereix les comunicacions en camp pròxim amb els sistemes ELAA és les de tenir un major control de les condicions del canal sense fil, ja que el feix radiat pot enfocar-se en un punt en l'espai, en comptes de dispersar-se en una direcció [BJO19]. Aquesta propietat redueix dràsticament les interferències entre terminals, la qual cosa permet obtenir grans guanys en el senyal rebut i permet donar servei a un nombre massiu de terminals.

És essencial tenir un bon coneixement del mitjà sense fil en el marc del ELAA. En aquest sentit, alguns treballs recents [BJO21] han dilucidat importants propietats del canal, com per exemple identificar les circumstàncies en les quals és possible la focalització en camp pròxim. Els filtres per a la transmissió i recepció multi-antena han de ser revisats per a fer front a les propietats del mitjà sense fil, tenint en compte la qualitat de la informació de l'estat del canal disponible i l'amplada de banda emprada (banda estreta o banda ampla). L'eficiència espectral aconseguida en l'enllaç ascendent de ELAA s'aborda en [DEJ20] amb esquemes de combinació de filtre adaptat (MR) i MMSE i tenint en compte les àrees efectives de les antenes, la distància dels elements i el desajustament de polarització. Es revela que quan la grandària de les antenes augmenta, el desajustament de la polarització pot degradar l'eficiència espectral


[BJO19] E. Björnson et al., 'Massive MIMO is a Reality ' What is Next? Five Promising Research Direction for Antenna Arrays', Elsevier Digital Signal Processing, vol. 94, Nov. 2019

[PER19] L. Van der Perre et. al., 'RadioWeaves for efficient connectivity: Analysis and impact of constraints in actual deployments', in IEEE Proc Asilomar Conf. on Signals, Systems and Computers, Nov. 2019

[DEC20] E. De Carvalho, et al., 'Non-Stationarities in Extra-Large-Scale Massive MIMO', IEEE Wireless Comm. vol. 27, no. 4, August 2020, https://doi.org/10.1109/MWC.001.1900157

[BJO21] E. Björnson, O. T. Demir, L. Sanguinetti, 'A Primer on Near-Field Beamforming for Arrays and Reconfigurable Intelligent Surfaces', arXiv:2110.06661v2, Dec 2021

[DEJ20] A. de Jesus Torres, Luca Sanguinetti, and E. Björnson, 'Near- and Far-Field Communications with Large Intelligent Surfaces', arXiv:2011.13835v1, Nov 2020
 
Orientació a l'estudiant:
Objectius
' Implementació en programari (per exemple Matlab) dels models de canal que s'estan considerant en l'estat d'art i complementar-los amb noves funcionalitats (tipus d'antena, polarització, ')
' Coneixement detalladament de les propietats de la transmissió en camp pròxim
' Disseny de transceptors (transmissors/receptors) que aprofitin els avantatges del canal i assignació de recursos
' Anàlisis d'arquitectures centralitzades / distribuïdes
' Avaluació mitjançant simulació dels beneficis de les propostes en termes dels diferents KPIs que es defineixin (interferència generada, throughpgut, estalvi d'energia,')
' Possibilitat de treballar amb mesures de canal reals obtingudes en el marc del projecte AROMA3D-Earth

Metodologia
' Recerca bibliogràfica i anàlisi de l'estat d'art en els temes relaciones amb els objectius del TFG/*TFM
' Aprenentatge d'eines matemàtiques d'optimització i simulació
' Anàlisi, definició i formulació dels problemes tècnics a resoldre
' Donar a conèixer els resultats de manera oral mitjançant presentació o en base d'algun informe tècnic

Resultats esperats
' Coneixement detalladament dels models de canal per a les comunicacions amb antenes extra-grans i disseny dels transceptors per a aquesta mena de mitjà
' Possibilitat de difondre el treball realitzat mitjançant la preparació d'un articulo de congrés o revista

Resultats esperats de l'estudiant
' Millorar les seves capacitats per a la recerca bibliogràfica, capacitat d'anàlisi i comunicació oral i escrita
' Coneixement de la manera de treballar en els temes de recerca
' Adquirir un bon coneixement tècnic de les comunicacions mòbils previstes per a 6G
' Capacitat a valorar diferents alternatives per a solucionar un problema, la seva novetat respecte a l'estat de l'art i el seu interès científic
 
 
 
Horari d'atenció a estudiants per a l'assignació de projecte:

© CBLTIC Campus del Baix Llobregat - UPC