Transmit beamforming for open spectrum systems

Abstract

[ANGLÈS] This thesis deals with the problem of finding optimal precoding techniques that, considering multiple antennas at the transmitter side, will be able to increase the data rate of future interference networks. First, we present a transmit beamformer that obtains higher sum-rates of the current decentralized designs in asymmetric channel link gains yet preserving a good performance in the general case. From a more theoretical perspective, we derive the achiveable rates of the multiple-input-single-output interference channel via the mathematical framework of multicriteria optimization. Although few results have appeared for solving this problem, we show that all of them can be reformulated as a multicriteria optimization problem and we show their equivalence. Finally, we consider the problem of confidential communication in interference networks that might be required by several wireless communication applications. Relaying on physical layer formulation of the security, we obtain the weighted region when the nonintended receivers do not collude. This is, once each eavesdropper has a weighting factor, we derive the maximum rates that the transmitter can securely communicate with the intended receiver.

[CASTELLÀ] Esta tesis versa sobre el problema de encontrar las técnicas óptimas de precodificación que, teniendo en cuenta múltiples antenas en el lado del transmisor, será capaz de aumentar la velocidad de datos de redes de injerencia en el futuro. En primer lugar, se presenta un formador de haces de transmisión que obtiene mayor suma de las tasas de los diseños actuales descentralizados de enlace de canal asimétrica, sin embargo, las ganancias preservan una buena actuación en el caso general. Desde una perspectiva más teórica, se derivan las tasas de achiveable de la interferencia de canales múltiples de entrada y salida única a través de la estructura matemática de la optimización multicriterio. Aunque pocos resultados han aparecido para resolver este problema, nos muestran que todos ellos pueden ser reformulados como un problema de optimización multicriterio y mostramos su equivalencia. Por último, consideramos el problema de la comunicación confidencial en redes de injerencia que podrían ser necesarias por varias aplicaciones de comunicación inalámbrica. La retransmisión en la formulación de la capa física de la seguridad, se obtiene la región ponderada cuando los receptores nonintended no concuerdan. Esto es, una vez al espía tiene un factor de ponderación, se derivan las tasas máximas que el transmisor de forma segura se pueden comunicar con el receptor previsto.

[CATALÀ] Aquesta tesi tracta el problema de trobar les tècniques òptimes de precodificació que, tenint en compte múltiples antenes en el costat del transmissor, serà capaç d'augmentar la velocitat de dades de xarxes d'ingerència en el futur. En primer lloc, es presenta un formador de feixos de transmissió que obté una major suma de les taxes dels dissenys actuals descentralitzats d'enllaç de canal asimètrica, però, els guanys preserven una bona actuació en el cas general. Des d'una perspectiva més teòrica, es deriven les taxes d'achiveable de la interferència de canals múltiples d'entrada i sortida única a través de l'estructura matemàtica de l'optimització multicriteri. Encara que pocs resultats han aparegut per resoldre aquest problema, ens mostren que tots ells poden ser reformulats com un problema d'optimització multicriteri i mostrem la seva equivalència. Finalment, considerem el problema de la comunicació confidencial en xarxes d'ingerència que podrien ser necessàries per diverses aplicacions de comunicació sense fils. La retransmissió en la formulació de la capa física de la seguretat, s'obté la regió ponderada quan els receptors nonintended no concorden. Això és, un cop l'espia té un factor de ponderació, es deriven les taxes màximes que el transmissor de forma segura es poden comunicar amb el receptor previst.