ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ СИГНАЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ 5G - Наукові конференції
Головна
UA RU EN

Вас вітає Інтернет конференція!

Вітаємо на нашому сайті

Рік заснування видання - 2011

ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ СИГНАЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ 5G

08.06.2022 14:56

[3. Технічні науки]

Автор: Орябінська Олеся Олександрівна, викладач кафедри Прикладної фізики та наноматеріалів, Державний університет інтелектуальних технологій і зв'язку, м. Одеса


Останнім часом мережі п'ятого покоління (5G) привертають більше уваги промислових і академічних дослідників через швидке зростання ринку зв'язку. У 5G було введено кілька додатків для задоволення нових вимог цього ринку, наприклад, зв'язок між машинами (М2М), інтернет речей (IoT) і зв'язок між транспортними засобами (V2V). Це вимагає використання нової системи на фізичному рівні (PHY) та виконання вимог нових додатків. Сигнальні конструкції є однією з основних складових фізичного рівня системи, а отже проведення порівняльного аналізу сигнальних конструкцій, що рекомендуються для систем 5G є своєчасним завданням.

Фокус дослідних робіт в рамках 5G зосереджений саме на пошуку нових методів множинного доступу, бо ця область реально містить потенціал для усунення зазначених недоліків за рахунок різних схем виділення декільком користувачам одного і того ж ресурсу (неортогонального призначення ресурсу як у часовому, так і в частотному доменах).

Ці методи поки не систематизовані і в деяких випадках дублюють один одного, маючи різні назви.

Задачею дослідження є систематизація відомостей про сигнальні конструкції 5G, та порівняння їх за певними критеріями.

Частотно-часова ефективність залежить від форми сигнальної конструкції і є важливим параметром для порівняння характеристик різних сигналів. В часовій області ефективність визначається відношенням частки часу в пакеті витраченого на передавання інформації до загальної тривалості пакету включаючи циклічні префікси та "хвости" символів через розтягнення за рахунок фільтрації. Ефективність в частотній області визначається відношенням кількості піднесучих на яких передаються дані до загальної кількості піднесучих, включаючи захисні інтервали частот так звані нульові піднесучі [2]. 

Припускаючи, що один користувач займає всю смугу пропускання, рисунок 1 демонструє порівняння частотно-часової ефективності різних сигнальних конструкцій в залежності від кількості символів в пакеті [2].

Частотно-часова ефективність усіх сигнальних конструкцій крім GFDM та FBMC не залежить від розміру пакета. Частотно-часова ефективність FBMC наближається до ефективності OFDM, коли розмір пакета наближається до 5, і він показує більшу ефективність для розмірів пакета, що перевищує 5 символів. Ґрунтуючись на цих аналітичних результатах, можна зробити висновок, що і UFMC, і GFDM більше підходять для передачі короткими пакетами в порівнянні з іншими сигнальними конструкціями. FBMC більше підходить для передачі довгих пакетів і неефективний для передачі коротких пакетів.

Найнижчий рівень позасмугового випромінювання в FBMC. В UFMC та f-OFDM рівні позасмугового випромінювання співрозмірні та у порівнянні з FBMC значно більші. Порівняно з UFMC та F-OFDM у GFDM рівень позасмугового випромінювання більший приблизно на 20 дБ. За величиною позасмугового випромінювання найбільшу перевагу має FBMC. 

Обчислювальна складність сигнальних конструкцій 5G розглядалася з точки зору загальної кількості необхідних реальних множень на пакет, що складається з M символів з декількома несучими (кожен символ складається з N піднесучих) [2]. При обчисленні складності UFMC і GFDM передбачається, що кожне комплексне множення може бути виконано з використанням трьох дійсних множень.

В порівнянні з OFDM, WOFDM має найнижчу складність. F-OFDM і FBMC приблизно в п'ять і шість разів складніше OFDM, а GFDM майже в 12 разів складніше в порівнянні з OFDM. Найвищу складність демонструє UFMC. Складність UFMC прямо пропорційна кількості піддіапазонів, які, в свою чергу, залежить від розміру піддіапазону. Слід зазначити, що більш ефективні способи реалізації, наприклад багатофазна реалізація, можуть знизити складність UFMC майже в 4,5 рази [2]. Використання меншого розміру ШПФ на піддіапазон в UFMC також може значно знизити складність [2].

Однозначного рішення щодо найкращої сигнальної конструкції для систем 5G немає. В залежності від особливостей передавання сигналу (короткі пакети або довгі) та бажаної складності обладнання, яка суттєво впливає на вартість обладнання та час затримки при обробці, оптимальними будуть різні рішення щодо вибору сигнальної конструкції.

Література

1. Al‐Jawhar, Y.A., Ramli, K.N., Taher, M.A., Shah, N.S.M., Mostafa, S.A. and Khalaf, B.A. (2021), Improving PAPR performance of filtered OFDM for 5G communications using PTS. ETRI Journal. https://doi.org/10.4218/etrij.2019-0358

2. Ayesha Ijaz, Lei Zhang, Pei Xiao and Rahim Tafazolli (December 14th 2016). Analysis of Candidate Waveforms for 5G Cellular Systems, Towards 5G Wireless Networks - A Physical Layer Perspective, Hossein Khaleghi Bizaki, IntechOpen, DOI: 10.5772/66051. Available from: https://www.intechopen.com/books/towards-5g-wireless-networks-a-physical-layer-perspective/

analysis-of-candidate-waveforms-for-5g-cellular-systems#B15

3. Xi Zhang1, Ming Jia2, Lei Chen1, Jianglei Ma2, Jing Qiu1

1Chengdu Research & Development Centre, Huawei Technologies Co., Ltd., People’s Republic of China 2Ottawa Research & Development Centre, Huawei Technologies Canada Co., Ltd., Canada Filtered-OFDM — Enabler for Flexible Waveform in The 5th Generation Cellular Networks. Available from: https://www.groundai.com/project/filtered-ofdm-enabler-for-flexible-waveform-in-the-5th-generation-cellular-networks/1

4. Van Eeckhaute, M., Bourdoux, A., De Doncker, P. et al. Performance of emerging multi-carrier waveforms for 5G asynchronous communications. J Wireless Com Network 2017, 29 (2017). https://doi.org/10.1186/s13638-017-0812-8



Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
допомога Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Інші наукові праці даної секції

Конференції

Конференції 2024

Конференції 2023

Конференції 2022

Конференції 2021



Міжнародна інтернет-конференція з економіки, інформаційних систем і технологій, психології та педагогіки

Наукова спільнота - інтернет конференції

:: LEX-LINE :: Юридична лінія

Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення