Modulation options for OFDM-based waveforms
OFDM tabanlı dalga biçimleri için modülasyon seçenekleri
- Tez No: 777772
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Medipol Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 199
Özet
5G ve sonraki ağların, değişen gereksinimlere ve yeteneklere sahip çeşitli uygulamaları destekleyebileceği tahmin edilmektedir. Bu nedenle, özellikle veri hızları, gecikme süresi ve enerji ekonomisi gibi sıkı parametrelerle uğraşırken belirli bir kullanım durumu için doğru modülasyonu seçmek çok önemlidir. Milimetre dalga kablosuz iletişim sistemleri için gelecekteki çok sayıda yöntem, seçilen modülasyon seçeneğinden etkilenir. Verimli veri aktarımı için“alt taşıyıcı sayı modülasyonu (OFDM-SNM) ile orthogonal frekans bölmeli çoğullama”olarak adlandırılan yeni bir modülasyon sistemi sunulmuştur. Her OFDM alt bloğundaki aktif alt taşıyıcıların sayısı, bu yöntemi kullanarak very iletimini kolaylaştırmak için değiştirilir. Bu teknolojinin fikri, OFDM ve darbe genişlik modülasyonunun kombinasyonundan geldi. Darbe genişliği, belirli bir bilgi bitine karşılık gelen aktif alt taşıyıcıların sayısını gösterir. Bu, bilgilerin alt taşıyıcıların sayıları yerine indeksleri kullanılarak gönderildiği OFDM-IM'den farklıdır. Sistemin aynı bit hata oranında OFDM-IM'den daha yüksek spektral verim elde ettiği gösterilmiştir. Aktif alt taşıyıcılar, alt blok içinde herhangi bir yere yerleştirilebilir. Bu, sistem performansını daha da artırabilen kanala göre en uygun alt taşıyıcının seçilmesine olanak tanır. Her OFDM alt bloğunda, verimli veri iletimi amacıyla yeni bir iletim şeması sunulur. Bu yöntem, aktif alt taşıyıcıların indeksini ve sayısını değiştirerek daha fazla veri gönderir. OFDM-SNM ve OFDM-IM ile karşılaştırıldığında, önerilen modülasyon yöntemi, özellikle yüksek güvenilirlik ve düşük karmaşıklık sunabilen ikili faz kaydırmalı anahtarlama (BPSK) gibi düşük modülasyon sıralarında spektral verimlilik ve enerji verimliliği açısından daha verimlidir. Sonuç olarak Nesnelerin İnterneti (IoT) uygulamalarının gereksinimlerini karşılamak için çok uygundur. Önerilen yöntem için, bit hata oranının (BER) bir performans analizi verilmiş ve simüle edilen BER'in analiz edilenle aynı olduğunu göstermek için Monte Carlo simülasyonları kullanılmıştır. Güç ve spektral verim değerleri aynı olduğunda, önerilen sistemin OFDM-IM ve geleneksel OFDM'den çok daha iyi BER performansı sağlayabildiği gösterilmiştir. Alt taşıyıcı boşluk modülasyonu (OFDM-SGM) ile ortogonal frekans bölmeli çoğullama adı verilen bir modülasyon tekniği önerilmektedir. Önerilen teknik, her bir alt bloktaki aktif alt taşıyıcılar arasındaki boşluğu kullanarak fazladan bilgi bitlerini gömer. Önerilen sistem, bilgi bitlerini aktif alt taşıyıcıların indeksine dayalı olarak ileten OFDM-IM'den farklıdır. Bu OFDM-SGM tekniği, özellikle düşük karmaşıklıktaki IoT uygulamaları için ideal olan BPSK'ye benzer düşük takımyıldız şemaları kullanıldığında, spektral ve enerji verimliliği açısından OFDM-IM tekniğinden daha iyi performans gösterir. Teorik olarak hesaplanan ve simüle edilen hata performansları arasındaki tutarlılığın yanı sıra, önerilen sistemin teorik hata performansının bir analizi sağlanmaktadır. Yeni OFDM-SNM şeması, geleneksel OFDM'den daha az enerji ve spektral verimlilik kullanır. Bu, ek bilgi bitlerinin aktif alt taşıyıcılara yüklenmesinin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Öte yandan, OFDMSNM şemasının zirveortalama güç oranı (PAPR) yüksektir ve geleneksel OFDM'ninkine yaklaşık olarak eşdeğerdir. OFDMSNM'de, yüksek PAPR dışında, bloklar arasında genellikle bant dışı emisyon (OOBE) vardır. Yukarıda listelenen sorunları çözmek için klasik OFDMSNM'nin geliştirilmiş bir versiyonunu bulduk. Bu versiyonda aktif alt taşıyıcılar PAPR ve OOBE değerlerini düşürecek şekilde yerleştirilmiştir. PAPR'nin PSD ve CCDF'si, önerilen planın PAPR ve OOBE performansını ölçer. Simülasyonlar, PAPR ve OOBE açısından, önerilen şemanın klasik OFDM'den daha iyi olduğunu, BER performansının ise neredeyse aynı olduğunu göstermektedir. Geniş bir hizmet yelpazesinin ihtiyaçlarını karşılamak söz konusu olduğunda, 5G New Radio (NR), çoklu numeroloji seçimine izin vererek yeni bir esneklik getiriyor. Kör numeroloji tanımlaması sayesinde bu yeni yapıyla geliştirilmiş sistem etkinliği mümkündür. Sonuç olarak, çeşitli numerolojiler için uygun bir kör tanımlama yöntemi sağlıyoruz. Zaman alanı otokorelasyonu, aday numerolojinin bileşik sinyaldeki döngüsel önek (CP) sinyalini ilişkilendirerek numeroloji tipini belirlemek için kullanılır. Her bir numerolojinin yaşadığı alt bantların güç spektral yoğunluğundaki (PSD) varyans farkı, frekans alanı konumunu belirler. Simülasyonun bulguları, frekans seçici kanallarla birlikte toplam beyaz Gauss gürültüsü (AWGN) kullanılarak elde edilir. Geleneksel karma numeroloji sisteminde kullanılan kör olmayan tanımlama stratejisiyle karşılaştırıldığında, elde edilen sonuçlar, önerilen yöntemin sağlam bir tanımlama doğruluğuna ve tatmin edici bir BER performansına sahip olduğunu göstermektedir. Kablosuz iletişim sistemlerindeki kanal dürtü yanıtı, kanal bağlantılarının sayısı biliniyorsa (CIR) daha iyi tahmin edilebilir. Derin sinir ağlarının (DNN'ler) kullanılmasıyla, bu araştırma, mevcut bir DNN'yi değiştirdiğimiz ve yakınsama performansını analiz ettiğimiz kablosuz kanal bağlantılarının sayısının verimli bir şekilde tespit edilmesi hedefine ulaşmayı başardı. kablosuz sistem. Görüntülenen sonuçlar, uyarlanan DNN'nin, Sinyal Kaynaklarının Spektrum Ağırlıklı Tanımlanması (SWISS) adlı mevcut bir algoritmaya kıyasla, kanal bağlantılarının sayısını belirlemede üstün performans gösterdiğini göstermektedir. Radar ve iletişimin birlikte yaşaması, orta erişim kontrolü (MAC) katmanında, özellikle programlama ve radyo kaynakları yönetimi (RRM) alanlarında çok sayıda araştırma fırsatı sunan, gelişmekte olan bir teknolojidir. Kablosuz ortamlarda çalışan artan sayıda uygulamaya uyum sağlamak için daha etkili olan programlama yöntemlerine ihtiyacımız var. Radar destekli araç haberleşme sistemi kapsamında, yankının bir hedeften yansıdığı, yankı tabanlı senaryo adı verilen bir durumu inceliyoruz. Geleneksel programlama mekanizmalarında yapıldığı gibi sadece sinyalparazitvegürültü oranına (SINR) güvenmek yerine, menzil ve hız gibi ek özellikleri bir araya getiren yeni bir radar destekli iletişim programlama algoritması sunuyoruz. zamanlama süreci. Mevcut kaynakları programlamak için gereken bilgi, önerilen algoritma tarafından radar yankısından çıkarılır. Yeni parametreler, radar destekli iletişim programlama yöntemini çok çeşitli senaryolarda daha esnek ve verimli hale getiriyor. Önerilen yöntem, B5G haberleşme sistemleri için lokalizasyon ve algılama yapılmasına olanak sağladığı için avantajlıdır. Mevcut dinamik kaynak bloğu yapısına (D-RBS) dayalı verimli bir radyo kaynak programlama (RRS) yaklaşımı öneriyoruz. Önerilen RRS, trafik talebindeki değişikliklere daha duyarlıdır. Daha spesifik olarak, küçük boyutlu kaynak blokları (RB)'ler, trafik ihtiyaçları ve bağlantı arızalarındaki değişiklikleri işlemek için kullanıcı ekipmanlarına (UE) tahsis edilir. Önerilen yaklaşım, delinmiş mini yuva tabanlı programlama yöntemleri kullanılmadan düşük gecikmeli iletişim sağlar. Böylece, gelişmiş mobil geniş bant (eMBB) UE'lerinin veya hücrelerinin performansı, ultra güvenilir düşük gecikme süreli iletişim (URLLC) UE'lerine öncelik verilirken bozulmaz. Mevcut RB'leri tahsis etmek için, hepsini bir kez deneme (RR), orantılı adil (PF) ve en iyi kanal kalite göstergesi (BCQI) gibi geleneksel programlama algoritmaları kullanılır. Ayrıca önerilen şema, sinyalgürültü oranı (SNR) değerleri gibi belirli eşiklere dayalı olarak RR ve BCQI programlamasının dinamik olarak değiştirilmesine izin verir. Önerilen yöntemin etkinliğini standart statik kaynak blok yapısı (S-RBS) ile karşılaştırmak amacıyla, sistem düzeyinde simülasyonlar (SLS'ler) gerçekleştirilir. Simülasyon sonuçları, geliştirilen yaklaşımın çeşitli beşinci nesil (5G) hizmetler için güçlü veri hızı, sistem verimi, spektral verimlilik (SE) ve UE başına ulaşılabilir oran sağladığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
It is anticipated that 5G and subsequent networks would be able to support a variety of applications with varying requirements and capabilities. Therefore, it is crucial to choose the correct modulation for a given use case, especially when dealing with tight parameters like data rates, latency, and energy economy. Numerous future methods for milli-meter wave wireless communication systems are affected by the modulation option selected. A new modulation system termed“orthogonal frequency division multiplexing with subcarrier number modulation (OFDM-SNM)”is presented for efficient data transfer. The number of active subcarriers in each OFDM subblock is varied to facilitate data transmission using this method. The idea for this technology came from the combination of OFDM and pulse width modulation. The pulse width shows the number of active subcarriers that correspond to a certain bit of information. This is different from OFDM-IM, where information is sent using the indices of the subcarriers instead of their numbers. It is shown that the system achieves greater spectral efficiency (SE) than OFDM-IM at the same bit error rate. The active subcarriers can be placed anywhere inside the subblock. This lets the optimal subcarrier be chosen based on the channel, which can improve system performance even more. Within each OFDM subblock, a novel transmission scheme is presented for the purpose of efficient data transmission. This method sends more data by modifying the index and number of active subcarriers. Compared to OFDM-SNM and OFDM-IM, the proposed modulation method is more efficient in terms of SE and energy efficiency (EE), especially at low modulation orders like binary phase shift keying (BPSK), which can offer high reliability and low complexity. As a result, it is very suitable for meeting the requirements of Internet of Things (IoT) applications. For the suggested method, a performance analysis of the bit error rate (BER) is given, and Monte Carlo simulations are used to show that the simulated BER is the same as the one that was analyzed. When the power and SE values are the same, it has been shown that the suggested system can provide much better BER performance than OFDM-IM and traditional OFDM. A modulation technique called orthogonal frequency division multiplexing with subcarrier gap modulation (OFDM-SGM) is suggested. By utilizing the gap between the active subcarriers in each subblock, the proposed technique embeds extra information bits. The proposed system varies from OFDM-IM, which transmits information bits based on the index of active subcarriers. This OFDM-SGM technique outperforms the OFDM-IM technique in terms of spectral and EE, particularly when employing low constellation schemes similar to BPSK, which are ideal for low-complexity IoT applications. An analysis of the proposed system's theoretical error performance is provided, as is the consistency between the theoretically calculated and simulated error performances. The new OFDM-SNM scheme uses less energy and SE than traditional OFDM. This occurs as a result of the loading of additional information bits onto the active subcarriers. On the other hand, the peak-to-average power ratio (PAPR) of the OFDM-SNM scheme is high and about equivalent to that of traditional OFDM. In OFDM-SNM, apart from the high PAPR, there is often out-of-band emission (OOBE) between the blocks. To solve the problems listed above, we came up with an improved version of the classic OFDM SNM. In this version, the active subcarriers are placed in a way that reduces the PAPR and OOBE values. The PSD and CCDF of PAPR measure the proposed scheme's PAPR and OOBE performance. The simulations show that in terms of PAPR and OOBE, the proposed scheme is better than the classical OFDM, while BER performance is nearly identical. When it comes to meeting the needs of a wide range of services, 5G New Radio (NR) brings new flexibility by allowing for a selection of multiple numerologies. Improved system effectiveness is possible with this new structure thanks to blind numerology identification. As a result, we provide a method of blind identification suitable for a variety of numerologies. Time-domain autocorrelation is used to identify numerology type by correlating the candidate numerology's cyclic prefix (CP) signal in the composite signal. The variance difference in the power spectral density (PSD) of the subbands inhabited by each numerology determines its frequency domain position. The findings of the simulation are acquired using additive white Gaussian noise (AWGN), in conjunction with frequencyselective channels. When compared to the non-blind identification strategy used in the conventional mixed-numerology system, the acquired results indicate that the suggested method possesses a robust identification accuracy and a satisfactory BER performance. The channel impulse response (CIR) in wireless communication systems can be better estimated if the number of channel taps is known. Through the use of deep neural networks (DNNs), this research was able to achieve the goal of efficient detection of the number of wireless channel taps, where we modified an existing DNN and analyzed its convergence performance using only the transmitted and received signals of a wireless system. The displayed results demonstrate that the adopted DNN accomplishes superior performance in identifying the number of channel taps, as compared to an existing algorithm called Spectrum Weighted Identification of Signal Sources (SWISS). The cohabitation of radar and communications is an emerging technology that presents a plethora of research opportunities in the medium access control (MAC) layer, particularly in the areas of scheduling and radio resource management (RRM). In order to accommodate the growing number of applications that operate in wireless environments, we require scheduling methods that are more effective. Within the context of the radar-aided vehicular communication system, we study a situation called an echo-based scenario in which an echo is reflected from a target. Instead of relying just on the signal-to-interference-and-noise ratio (SINR), as is done in traditional scheduling mechanisms, we present a new radar-aided communication scheduling algorithm that incorporates additional characteristics, such as range and velocity, into the scheduling process. The information needed to schedule the available resources is extracted from the radar echo by the algorithm that has been proposed. New parameters make the radar-aided communication scheduling method more flexible and efficient in a wide range of scenarios. The suggested method is advantageous for B5G communication systems since it makes it possible to do localization and sensing. We propose an efficient radio resource scheduling (RRS) approach based on the existing dynamic resource block structure (D-RBS). The proposed RRS is more responsive to variations in traffic demand. More specifically, small-sized resource blocks (RB)s are allocated to user equipments (UE)s to handle the changes in the traffic needs and link failures. The proposed approach enables low latency communication without the use of punctured minislot based scheduling methods. Thus, the performance of enhanced mobile broadband (eMBB) UEs or cells is not degraded while prioritizing ultrareliable low latency communication (URLLC) UEs. Traditional scheduling algorithms such as round robin (RR), proportional fair (PF), and best channel quality indicator (BCQI) are used to allocate the available RBs. Also, the proposed scheme allows the dynamic switching of RR and BCQI scheduling based on specific thresholds, such as signal-to-noise ratio (SNR) values. For the purpose of comparing the efficiency of the suggested method to that of the standard static resource block structure (S-RBS), system-level simulations (SLSs) are carried out. The simulation results demonstrate that the developed approach provides robust data rate, system throughput, SE, and achievable rate per UE for various fifth generation (5G) services.
Benzer Tezler
- LLWT tabanlı M-CSK modüleli optik OFDM tasarımı
LLWT based optical OFDM design with M-CSK module
TALAT KEPEZKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiNuh Naci Yazgan ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ÖZEN
- 2.ve 3. nesil CDMA temelli mobil haberleşme protokolleri
2.and 3. generation mobile communication protocols based on CDMA
BARIŞ YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. GÜNSEL DURUSOY
- EEG ile major depresyon TMU tedavisinde cinsiyet faktörü
Gender factor in the treatment of major depression TMS with EEG
HİDAYET DOĞANTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
PsikiyatriÜsküdar ÜniversitesiNörobilim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TÜRKER TEKİN ERGÜZEL
- Metforminin antikanser özellikleri ile Sirtuin2 ve Sirtuin3 proteinleri üzerine etkilerinin meme kanseri hücre hatlarında araştırılması
Investigation of the anticancer properties of metformin and its effects on Sirtuin2 ve Sirtuin3 proteins in breast cancer cell lines
ELİF AYKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyolojiKafkas ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZKAN ÖZDEN
- Küp uydular için tümleşik uçuş bilgisayarı ve haberleşme sistemi
A combined OBC and communication subsystem for cubesats
MUSTAFA ERDEM BAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN