Waveform design and multiple access techniques for 5G and beyond wireless communication systems
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 648558
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 54
Özet
Literatürde çeşitli avantaj ve dezavantajlara sahip çok sayıda dalga formu önerilmiştir. Gününümüz itibariyle, dik frekans bölmeli çoğullamanın (OFDM) önemli avantajları ve mevcut teknolojilerle olan uyumluluğu gibi nedenlerle OFDM tabanlı dalga formları en göze çarpan dalga formları arasındadır. Bununla birlikte, özellikle gelecek 5G ve ötesi gereksinimler için hala ciddi eksiklikleri olduğundan ideal ve mükemmel bir dalga formu olarak gözükmemektedir. Gelecekteki kullanıcı uygulamaları, aşırı veri hızları ve düşük gecikmeler talep edecektir. Ayrıca, internete bağlı cihazların sayısında önemli bir artış olması beklenmekte ve bu yüzden bant verimliliği yüksek olan çoklu erişim şemaları gerekmektedir. Bu sıkı gereksinimler, araştırmacıları yenilikçi dalga formu tasarım çözümleri bulmaya yöneltmektedir. Asırı güvenilir ve düşük gecikmeli haberleşme (URLLC), 5G ağlarındaki kritik görev uygulamaları için önemli bir rol oynamaktadır. Seyrek vektör kodlaması (SVC), bit hata oranı (BER) açısından üstün performans sağlayarak gelecekteki URLLC ağları için güçlü bir aday olarak görünmektedir. SVC, bilgileri etkin simge indisleri aracılığıyla kodlamak ve kodunu çözmek için sanal sayısal bölge (VDD) ve sıkıştırılmış algılama (CS) algoritmalarından yararlanmaktadır. Bu tezde, bant verimliliğin artmasına neden olan tüm olası etkinlestirme paternlerinin (AP'ler) kullanılmasına olanak sağlayan E-SVC-OFDM şemasını kullanılarak, kod kitapları için indis modülasyonundan (IM) daha fazla yararlanılarak ek bilgi bitleri iletmek için SE-CBIM adı ile yeni bir cözüm önerilmektedir. Bilgisayar benzetim sonuçları, düşük karmaşıklıkli algoritmanın ve yeni IM çözümümüzün sadece üstün bir BER performansı sağlamakla kalmayıp aynı zamanda IM tarafından iletilen bit sayısında sıradan SVC yaklaşımına kıyasla bir artış sağladığını göstermektedir. URLLC'ye ek olarak, gelecekteki haberleşme sistemleri için çok sayıda cihazın birbirleri ile eş zamanlı olarak haberleşebilmelerine olanak sağlayan bant verimli ve çoklu erişim teknikleri geliştirilmektedir. Dik olmayan çoklu erişim (NOMA), gelecekteki iletişim sistemleri için etkili bir aday olarak düşünülmektedir. Bu tezin ikinci kısmında, gelecekteki çok kullanıcılı haberleşme sistemleri için OFDM-IM NOMA adı verilen yeni bir OFDM-IM tabanlı NOMA şeması önerilmektedir. IM ve klasik NOMA-OFDM'den esinlenilerek kullanıcılar, güç dağıtım faktörlerini ve alt taşıyıcı etkinleştirme oranlarını ayarlayarak esneklikten yararlanmaktadırlar. Önerilen şemamız, farklı hizmet kullanıcılarının mevcut kaynakları klasik NOMA'dan daha verimli bir şekilde paylaşmasına olanak tanımaktadır. OFDM-IM NOMA'nın, alt taşıyıcı etkinleştirme oranlarını ayarlayarak yüksek ve düşük veri hızdaki kullanıcıları aynı kaynaklarda güvenilir bir şekilde desteklediği gösterilmiştir. Bu yeni çözümlerin elde ettiği sonuçlarla bu tez, güncel literatüre katkıda bulunmayı ve güvenilir, bant verimli ve esnek dalga formu tasarımları açısından gelecekteki araştırmaları tetiklemeyi amaçlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Numerous waveforms with varying advantages and disadvantages have been proposed in literature. As of today, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) based waveforms have been the most prominent ones due to their important advantages and backwards compatibility with existing technologies. However, OFDM is still not the optimum waveform since it still has serious shortcomings, especially when the future (beyond 5G) wireless network requirements are taken into account. Future use-cases and applications will demand extremely high data rates and low-latencies. Additionally, the number of devices connected to the network is expected to increase dramatically which will require spectrum efficient multiple-access schemes. These stringent requirements will push researchers to try to come up with innovative waveform design solutions. Ultra-reliable and low-latency communications (URLLC) also partakes a major role in 5G networks for mission-critical applications. Sparse vector coding (SVC) appears as a strong candidate for future URLLC networks by enabling superior performance in terms of bit error rate (BER). SVC exploits the virtual digital domain (VDD) and compressed sensing (CS) algorithms to encode and decode its information through active symbol indices. In this thesis, using enhanced SVC-OFDM (E-SVC-OFDM), which allows the use of all possible activation patterns (APs) resulting in increasing spectral efficiency, a novel solution named sparse-encoded codebook index modulation (SE-CBIM) is proposed to convey additional information bits by further exploiting index modulation (IM) for the codebooks of the SVC scheme. Computer simulation results reveal that our novel IM solution provides not only a superior BER performance but also an increase in the number of bits conveyed by IM compared to the ordinary SVC approach. In addition to URLLC, spectrally efficient multiple access techniques are being developed for future communication systems to allow simultaneous massive connectivity for devices. Non-orthogonal multiple access (NOMA) is envisioned as an efficient candidate for future communication systems. The second part of this thesis proposes a novel OFDM-IM-based NOMA scheme, called OFDM-IM NOMA, for future multi-user communication systems. Inspired by IM and classical NOMA-OFDM, in our novel solution, users utilize flexibility by adjusting power allocation factors and subcarrier activation ratios. Our new scheme allows different service users to share available resources as in classical NOMA, more efficiently. It is shown that OFDM-IM NOMA reliably supports a high and low data rate user with the same resources by adjusting their subcarrier activation ratios. With the results obtained by these novel solutions, this thesis aims to contribute to current literature and trigger future research in terms of reliable, spectral efficient and flexible waveform designs.
Benzer Tezler
- Design and implementation of beyond 5g physical layer schemes
5g sonrası fiziksel katman şemalarının tasarımı ve gerçeklemesi
CANER GÖZTEPE
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT
- Interference and channel control techniques for the future of wireless communications
Kablosuz haberleşmenin geleceği için girişim ve kanal kontrol teknikleri
SEDA TUSHA
Doktora
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Medipol ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- OFDM with index modulation for 5g and beyond
5g ve ötesi için indis modülasyonlu OFDM
EBUBEKİR MEMİŞOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
- Physical layer techniques for 5G and beyond wireless systems
5G ve ötesi kablosuz sistemler için fiziksel katman teknikleri
ABUU BAKARI KIHERO
Doktora
İngilizce
2024
İletişim Bilimleriİstanbul Medipol ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- 5G waveform design and software defined radio based proof of concept implementations
5G dalga formu tasarımı ve yazılım tabanlı radyo tabanlı kavram kanıtlama gerçeklemeleri
SELAHATTİN GÖKCELİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT