Interessant

5G bølgeformer og modulering: CP-OFDM & DFT-s-OFDM

5G bølgeformer og modulering: CP-OFDM & DFT-s-OFDM


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Et av de definerende elementene i ethvert mobilkommunikasjonssystem er bølgeformen som brukes til radiokoblingen i radiotilgangsnettverket.

I løpet av utviklingsfasen for 5G-teknologi ble en rekke bølgeformer og moduleringsteknikker postulert, men for 5G New Radio ble 5G NR, syklisk prefiks OFDM, CP-OFDM valgt som hovedkandidat med DFT-s-OFDM, diskret Fourier transform spread spread ortogonal frekvensdelingsmultipleksering blir brukt i noen områder.

OFDM gir god spektral effektivitet samtidig som den gir motstandsdyktighet mot selektiv fading, og det gjør det også mulig å implementere flere tilgangsfunksjoner ved hjelp av OFDMA.

5G bølgeform bakgrunn

Ortogonal frekvensdelingsmultipleksering har vært et utmerket bølgeformvalg for 4G LTE. Den gir utmerket spektrumeffektivitet, den kan behandles og håndteres med prosesseringsnivåene som er oppnåelige i nåværende mobile håndsett, og den fungerer bra med høy datahastighetsstrøm som har stor båndbredde. Det fungerer bra i situasjoner der det er selektiv fading.

Men med fremskritt innen prosesseringsmuligheter som vil være tilgjengelig innen 2020 når 5G forventes å ha sine første lanseringer, betyr det at andre bølgeformer kan vurderes.

Det er flere fordeler med bruk av nye bølgeformer for 5G-teknologi. OFDM krever bruk av et syklisk prefiks, og dette opptar plass i datastrømmene. Det er også andre fordeler som kan innføres ved å bruke en av en rekke nye bølgeformer for 5G.

Et av nøkkelkravene er tilgjengeligheten av prosessorkraft. Selv om Moores lov i sin grunnleggende form løper til grensene for enhetsfunksjonsstørrelser, og ytterligere fremskritt innen miniatyrisering er lite sannsynlig på en stund, utvikles andre teknikker som betyr at ånden i Moores lov er i stand til å fortsette og prosesseringsevnen vil øke. Som sådan er nye 5G-bølgeformer som krever ekstra prosessorkraft, men som er i stand til å gi flere fordeler, fortsatt levedyktige.

5G bølgeformkrav

De potensielle applikasjonene for 5G mobilkommunikasjon inkludert høyhastighets videonedlastinger, spill, bil-til-bil / bil-til-infrastruktur-kommunikasjon, generell mobilkommunikasjon, IoT / M2M-kommunikasjon og lignende, alle stiller krav til formen for 5G bølgeformskjema som kan gi den nødvendige ytelsen.

Noen av de viktigste kravene som må støttes av moduleringsskjemaet og den totale bølgeformen inkluderer:

  • Kan håndtere signaler med høy datahastighet med bred båndbredde
  • I stand til å gi overføringer med lav latens for lange og korte dataspreng, dvs. veldig korte transmission Tine Intervals, TTIs, er nødvendig.
  • Kan raskt bytte mellom uplink og downlink for TDD-systemer som sannsynligvis vil bli brukt.
  • Aktiver muligheten for energieffektiv kommunikasjon ved å minimere tidspunkter for enheter med lav datahastighet.

Dette er noen av kravene som er nødvendige for 5G-bølgeformer for å støtte fasilitetene som er nødvendige.

Syklisk prefiks OFDM: CP-OFDM

Den spesifikke versjonen av OFDM som brukes i 5G NR nedlink er syklisk prefiks OFDM, CP-OFDM, og det er den samme bølgeformen LTE har brukt for nedlink signalet.

Innen CP OFDM legges den siste delen av dataene til OFDM-rammen ved begynnelsen av OFDM-rammen, og lengden på det sykliske prefikset er valgt for å være større enn spredningen av kanalforsinkelsen. Dette overvinner inter-symbol interferens som kan skyldes forsinkelser og refleksjoner. I tillegg til dette er kanalforsinkelsesspredningen frekvensavhengig med den sykliske prefikslengden valgt for å være lang nok til å ta hensyn til begge forstyrrelsene. Av denne grunn er CP-lengden tilpasset i henhold til koblingsforholdene.

5G NR uplink har brukt et annet format enn 4G LTE. CP-OFDM- og DFT-S-OFDM-baserte bølgeformer brukes i uplink. I tillegg sørger 5G NR for bruk av fleksibel avstand mellom bærere. LTE-underbærere hadde normalt en 15 kHz avstand, men 5G NR tillater at underbærerne kan fordeles på 15 kHz x 2s med en maksimal avstand på 240 kHz. Den integrerte bæreravstanden i stedet for den brøkdelte bæreravstanden er nødvendig for å bevare bærerens ortogonalitet.

Den fleksible bæreravstanden brukes til å støtte de forskjellige spektrumbåndene / -typene og distribusjonsmodellene som 5G NR må imøtekomme. For eksempel må 5G NR kunne operere i mmWave-bånd som har bredere kanalbredder på opptil 400 MHz. 3GPP 5G NR Release-15-spesifikasjonen beskriver den skalerbare OFDM-numerologien med 2-skalering av avstand mellom bærere som kan skaleres med kanalbredden, slik at FFT-størrelsen skaleres slik at prosesseringskompleksiteten ikke øker unødvendig for bredere båndbredder. Den fleksible bæreravstanden gir også ytterligere motstandskraft mot effekten av fasestøy i systemet.

Bruk av OFDM-bølgeformer gir lavere implementeringskompleksitet sammenlignet med det som ville være nødvendig hvis noen av de andre bølgeformene som ble vurdert for 5G hadde blitt implementert. I tillegg til dette er OFDM godt forstått da det har blitt brukt til 4G og mange andre trådløse systemer.

DFT-s-OFDM

Direct Fourier Transform spread OFDM, ofte forkortet til DFT-s-OFDM, er et SC- eller enkeltbærerlignende overføringsskjema som kan kombineres med OFDM som gir betydelig fleksibilitet for et mobilkommunikasjonssystem som 5G. Det er mer kjent som SC-FDMA.

Overføringsbehandlingen av SC-FDMA er veldig lik den for OFDMA. For hver bruker kartlegges sekvensen av sendte biter til en kompleks sammensetting av symboler (BPSK, QPSK eller M-Quadrature amplitude modulation). Deretter tildeles forskjellige sendere (brukere) forskjellige Fourier-koeffisienter. Denne oppgaven utføres i kartleggings- og kartleggingsblokkene. Mottakersiden inkluderer en avkartingsblokk, en IDFT-blokk og en deteksjonsblokk for hvert brukersignal som skal mottas. Akkurat som i OFDM blir vaktintervaller (kalt sykliske prefikser) med syklisk repetisjon introdusert mellom blokker av symboler for å effektivt eliminere inter-symbolinterferens fra tidspredning (forårsaket av flerveisforplantning) blant blokkene.

5G-modulasjonshensyn

Innen det generelle bølgeformformatet kan forskjellige typer bærermodulering brukes. Innenfor 5G-kommunikasjonssystemet er dette varianter av faseskifttasting og kvadraturamplitudemodulasjon.

Det er flere hensyn når du bruker de forskjellige modulasjonsformatene:

  • Peak til gjennomsnittlig effektforhold, PAPR:Topp til gjennomsnittlig effektforhold er et aspekt av ytelsen som må vurderes for alle 5G-kommunikasjonsmoduleringsskjemaer. Topp / gjennomsnitt-forholdet har stor innvirkning på effektforsterkerne. For 2G GSM var signalnivået konstant, og som et resultat var det mulig å kjøre den endelige RF-forsterkeren i komprimering for å oppnå et høyt effektivitetsnivå og maksimere batterilevetiden.

    Med fremkomsten av 3G, så er det HSPA-forbedringer og deretter 4G LTE, moduleringsskjemaene og bølgeformene har betydd at signalene har blitt gradvis mer 'peaky' med høyere nivåer av peak til gjennomsnittlig effektforhold. Dette har betydd at de endelige RF-forsterkerne ikke kan kjøres i kompresjon, og ettersom PAPR har økt, så effektiviteten til RF-forsterkerne har falt, og dette er en faktor som har forkortet batterilevetiden.

    Rekkefølgen av modulasjonen er en faktor som har stor innvirkning på PAPR: jo større nivået av "peakyness", jo lavere er effektiviteten som kan oppnås ved hjelp av RF-effektforsterkereffektivitet, selv om ordninger som konvoluttsporing og Doherty-forsterkere muliggjør forbedringer av bli laget.

  • Spektral effektivitet: Et av hovedproblemene med alle former for 5G-moduleringsskjema er spektraleffektiviteten. Ettersom spekteret har en premie, spesielt i frekvenser under 3 GHz, er det viktig at enhver moduleringsplan som er vedtatt for 5G, er i stand til å gi et høyt nivå av spektral effektivitet.

    Det er ofte en balanse mellom høyere ordrer med modulering som 64QAM i motsetning til 16QAM for eksempel og støyytelse. Dermed har høyere ordensmoduleringsskjemaer en tendens til å bare brukes når det er et godt signal / støy-forhold.

5G-modulering: PSK og QAM

En rekke forskjellige modulasjonsformater brukes til 5G-teknologi. <. P>

  • Tasting av faseskift: 5G-teknologien implementerer kvadraturfaseskifttasting, QPSK som det laveste ordens modulasjonsformat. Selv om dette vil gi den tregeste datagjennomstrømningen, vil det også gi den mest robuste lenken, og som sådan kan den brukes når signalnivået er lavt eller når interferensen er høy.

    En annen form for PSK kalt π / 2BPSK brukes i forbindelse med DFT-s-OFDM på opp-lenken.

    Merknad om PSK - Phase Shift Keying:

    Phase shift Keying, PSK er en form for modulering som brukes spesielt til dataoverføring. Hvis tilbyr en effektiv måte å overføre data på. Ved å endre antall forskjellige fasetilstander som kan adopteres, kan datahastighetene som kan oppnås innenfor en gitt kanal økes, men til bekostning av lavere motstandsdyktighet mot støy, en interferens.

  • Kvadraturamplitudemodulasjon: Kvadraturamplitudemodulasjon gjør at dataoverføringen kan økes. Formater som brukes i 5G mobilkommunikasjonssystem inkluderer 16QAM, 64QAM og 256QAM.

    Jo høyere rekkefølge av modulering, jo større gjennomstrømning, selv om straffen er støyresistens. Derfor brukes 256AM bare når lenkkvaliteten er god, og den reduseres til 64QAM og deretter 16QAM osv., Ettersom lenken forverres. Det er en balanse mellom datakapasitet og motstandskraft.

    Merknad om QAM - Quadrature Amplitude Modulation:

    Kvadraturamplitudemodulasjon, QAM er mye saksøkt for dataoverføring, da det muliggjør bedre nivåer av spektral effektivitet enn andre former for modulering. QAM bruker to bærere på samme frekvens forskjøvet 90 ° som moduleres av to datastrømmer - I eller Inphase og Q - kvadraturelementer.

Bølgeform og moduleringstyper brukt med 5G-teknologi er valgt for å gi spektral effektivitet, datakapasitet og motstandskraft som trengs for det nye mobilkommunikasjonssystemet.

5G mobilkommunikasjon er i stand til å gi svært høy datakapasitet, og derfor må bølgeformene og modulasjonen være i stand til å støtte dette og gi pålitelig service for brukerne.

Trådløse og kablet emner:
Grunnleggende om mobilkommunikasjon2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT trådløse telefonerNFC- Near Field CommunicationNettverksgrunnlagHva er skyenEthernetSeriedataUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Gå tilbake til trådløs og kablet tilkobling


Se videoen: OFDM: The cyclic prefix u0026 the transmitter 0017 (Juni 2022).


Kommentarer:

  1. Goltira

    Hyggelig!

  2. Lahthan

    Rather than criticize write their options.



Skrive en melding