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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2019.tde-25032019-153207
Documento
Autor
Nome completo
Ricardo Augusto da Silva Junior
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Panazio, Cristiano Magalhaes (Presidente)
Cardieri, Paulo
Eisencraft, Marcio
Loiola, Murilo Bellezoni
Lovisolo, Lisandro
Título em português
Geração de mapas de ambiente de rádio em sistemas de comunicações sem fio com incerteza de localização.
Palavras-chave em português
Geoestatística
Processamento de sinais
Wireless
Resumo em português
A geração e o uso dos mapas de ambiente de rádio (REM - Radio Environment Map) em sistemas de comunicações sem fio vêm sendo alvo de pesquisas recentes na literatura científica. Dentre as possíveis aplicações, o REM fornece informações importantes para os processos de predição e otimização de cobertura em sistemas de comunicações sem fio, pois é baseado em medidas coletadas diretamente da rede. Neste contexto, a geração do REM depende do processamento das medidas e suas localizações para a construção dos mapas, por meio de predições espaciais. Entretanto, a incerteza de localização das medidas coletadas pode degradar a acurácia das predições de forma significativa e, consequentemente, impactar as posteriores decições baseadas no REM. Este trabalho aborda o problema de geração do REM de forma mais realística, formulando um modelo de predição espacial que introduz erros de localização no ambiente de rádio de um sistema de comunicação sem fio. As investigações mostram que os impactos provocados pela incerteza de localização na geração do REM são significativos, especialmente nas técnicas de estimação utilizadas para a aprendizagem de parâmetros do modelo de predição espacial. Com isso, uma técnica de predição espacial é proposta e utiliza ferramentas da área geoestatística para superar os efeitos negativos causados pela incerteza de localização nas medidas. Simulações computacionais são desenvolvidas para a avaliação de desempenho das principais técnicas de predição no contexto de geração do REM, considerando o problema da incerteza de localização. Os resultados de simulação da técnica proposta são promissores e mostram que levar em conta a distribuição estatística dos erros de localização pode resultar em predições com maior acurácia para a geração do REM. A influência de diferentes aspectos da modelagem do ambiente de rádio também é analisada e reforçam a ideia de que a aprendizagem de parâmetros do ambiente de rádio tem um papel importante na acurácia das predições espaciais, que são fundamentais para a geração confiável do REM. Finalmente, um estudo experimental do REM é realizado por meio de uma campanha de medidas, permitindo explorar o desempenho dos algoritmos de aprendizagem de parâmetros e predições desenvolvidos neste trabalho.
Título em inglês
Generation of radio environment maps in wireless communications systems with location uncertainly.
Palavras-chave em inglês
Gaussian process
Geostatistics
Location uncertainty
Radio environment map
spatial predictions
Resumo em inglês
The generation and use of radio environment maps (REM) in wireless systems has been the subject of recent research in the scientific literature. Among the possible applications, the REM provides important information for the coverage predicfition and optimization processes in wireless systems, since it is based on measurements collected directly on the network. In this context, the REM generation process depends on the processing of the measurements and their locations for the construction of the maps through spatial predictions. However, the location uncertainty related to the measurements collected can signicantly degrade the accuracy of the spatial predictions and, consequently, impact the decisions based on REM. This work addresses the problem of the REM generation in a more realistic way, through the formulation of a spatial prediction model that introduces location errors in the radio environment of a wireless communication system. The investigations show that the impacts of the location uncertainty on the REM generation are significant, especially in the estimation techniques used to learn the parameters of the spatial prediction model. Thus, a spatial prediction technique is proposed, based on geostatistical tools, to overcome the negative effects caused by the location uncertainty of the REM measurements. Computational simulations are developed for the performance evaluation of the main prediction techniques in the context of REM generation, considering the problem of location uncertainty. The simulation results of the proposed technique are promising and show that taking into account the statistical distribution of location errors can result in more accurate predictions for the REM generation process. The influence of different aspects of the radio environment modeling is also analyzed and reinforce the idea that the learning of radio environment parameters plays an important role in the accuracy of spatial predictions, which are fundamental for the reliable REM generation. Finally, an experimental study is carried out through a measurement campaign with the purpose of generating the REM in practice and to explore the performance of the learning and prediction algorithms developed in this work.
 
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Data de Publicação
2019-04-04
 
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