Serviços pós-4G em redes de satélite LEO com recepção multi-pacote e com handover

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Um pacote com erros, quer seja devido à existência de colisões ou ruído no canal, é normalmente descartado e necessita de ser retransmitido, levando a perdas de desempenho. A junção do protocolo H-ARQ (Hybrid Automatic Retransmission reQuest) com técnicas de recepção multi-pacote e com diversidade temporal como o NDMA (Network Diversity Multiple Access), melhoram o desempenho, visto terem a capacidade de pedir transmissões extra e combinar todos os sinais recebidos no mesmo período. Contudo, o atraso provocado pelo tempo de ida e volta na comunicação com uma rede de satélites, limita o número de retransmissões que possam ser pedidas pelos terminais para garantir qualidade de serviço. Esta tese considera o desenho de um protocolo híbrido que combina H-ARQ com NDMA para redes satélites com tráfego atribuído a pedido. O protocolo S-NDMA (Satellite NDMA) é apresentado, juntamente com modelos analíticos para o seu desempenho. É analisada a sua eficiência energética, tendo em conta requisitos de qualidade de serviço (QoS). O sistema é feito para satélites de órbita baixa (LEO) e com SC-FDE (Single-Carrier with Frequency Domain Equalization). É feita também uma comparação de desempenhos deste esquema com H-NDMA (Hybrid-NDMA), mostrando que é eficiente em termos energéticos e que cumpre requisitos de QoS para serviços exigentes como videochamadas. São necessários vários satélites para cobrir uma vasta área do planeta. Como os satélites estão em constante movimento, a zona de cobertura associada a cada satélite também se desloca. Isto leva a uma necessidade do terminal móvel trocar constantemente de ligação para um novo satélite. Nesta dissertação são propostos dois esquemas para S-NDMA: o tradicional com interrupção temporária de ligação, e um novo com continuidade de ligação baseado em SIMO distribuído. São estudadas a viabilidade e desempenho dos dois esquemas, analisando-se a eficiência energética, o efeito de Doppler, o ponto óptimo de troca e o atraso no tempo na comunicação entre terminais móveis e satélites.