Концепция физического уровня систем связи пятого поколения

Автор(и)

  • Дмитрий Алексеевич Покаместов Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Російська Федерація
  • Яков Владимирович Крюков Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Російська Федерація
  • Евгений Васильевич Рогожников Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Російська Федерація
  • Ренат Рамазанович Абенов Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Російська Федерація
  • Анатолий Яковлевич Демидов Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Російська Федерація

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347017070019

Ключові слова:

система связи пятого поколения, полный дуплекс, full duplex, аналоговая компенсация, цифровая компенсация, банк гребенчатых фильтров, неортогональный множественный доступ, множественный доступ с разреженным кодом, FBMC, SCMA, 5G, NOMA, SIC

Анотація

Рассмотрены наиболее перспективные с точки зрения использования частотно-временного ресурса технологии формирования сигналов и множественного доступа: технология полного дуплекса, метод формирования поднесущих с помощью банка гребенчатых фильтров, метод неортогонального множественного доступа и метод множественного доступа с разреженным кодом. Описаны основные существующие схемы реализации полнодуплексной связи, основанные на аналоговой и цифровой компенсации сигнала собственного передатчика в приемном канале. Рассмотрена система фильтрации многочастотного сигнала с помощью банка гребенчатых фильтров. Показано, что спектр такого сигнала имеет значительно меньшее внеполосное излучение по сравнению с существующими способами формирования ортогональных поднесущих. Исследован метод неортогонального множественного доступа и метод множественного доступа с разреженным кодом, приведены зависимости вероятностей битовых ошибок от отношения сигнал шум для систем связи, построенных с использованием этих методов. Показано, что рассматриваемые методы множественного доступа более эффективно используют частотно-временной ресурс по сравнению с существующими технологиями.

Посилання

  1. Marsch, P.; Da Silva, I.; El Ayoubi, S. E.; Boldi, O. M.; et al. 5G RAN Architecture and Functional Design. METIS White Paper. 2016. 27 p.
  2. 5G Initiative Team. NGMN 5G White Paper. 2015. 125 p.
  3. 5G PPP Architecture Working Group. View on 5G Architecture (white paper). 2016. 61 p.
  4. 5G Network Architecture Design. IMT-2020 White Paper. 2016, 25 p.
  5. Тихвинский, В. О.; Бочечка, Г. С. Концептуальные аспекты создания 5G. Электросвязь, № 10, С. 29–34, 2013. URL: http://w.raenitt.ru/publication/5G_projects_elsv.pdf.
  6. Jain, M.; Choi, Jung Il; Kim, Taemin; Bharadia, Dinesh; Seth, Siddharth; Srinivasan, Kannan; Levis, Philip; Katti, Sachin; Sinha, Prasun. Practical, real-time, full duplex wireless. Proc. of 17th Annual Int. Conf. on Mobile Computing and Networking, ACM, 2011. С. 301–312. DOI: http://doi.org/10.1145/2030613.2030647.
  7. Choi, Jung Il; Jain, Mayank; Srinivasan, Kannan; Levis, Phil; Katti, Sachin. Achieving single channel, full duplex wireless communication. Proc. of Sixteenth Annual Int. Conf. on Mobile Computing and Networking, ACM, 2010, pp. 1–12. DOI: http://doi.org/10.1145/1859995.1859997.
  8. Duarte, M.; Dick, C.; Sabharwal, A. Experiment-driven characterization of full-duplex wireless systems. IEEE Trans. Wireless Commun., Vol. 11, No. 12, p. 4296–4307, 2012. DOI: http://doi.org/10.1109/TWC.2012.102612.111278.
  9. Rogozhnikov, E. V.; Koldomov, A. S.; Vorobyov, V. A. Full duplex wireless communication system, analog cancellation: Review of methods and experimental research. Proc. of XII Int. Siberian Conf. on Control and Communications, SIBCON-2016, 12–14 May 2016, Moscow, Russia. IEEE, 2016, p. 1–5. DOI: http://doi.org/10.1109/SIBCON.2016.7491777.
  10. Bharadia, Dinesh; McMilin, Emily; Katti, Sachin. Full duplex radios. Proc. of Conf. on SIGCOMM, 12–16 Aug. 2013, Hong Kong, China. Vol. 43, No. 4, p. 375–386. DOI: http://doi.org/10.1145/2534169.2486033.
  11. Абенов, Р. Р.; Вершинин, А. С.; Ворошилин, Е. П.; Рогожников, Е. В. Исследование методов эквалайзирования для систем связи с использованием OFDM сигналов. Вестник СибГУТИ, № 1, С. 50–56, 2013. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=19422242.
  12. Каплун, Д.; Канатов, И.; Азаренков, Л. Банк цифровых фильтров. Компоненты и Технологии, № 10, c. 156, 2007. URL: http://kit-e.ru/articles/dsp/2007_10_156.php.
  13. Bellanger, M.; et al. FBMC physical layer: a primer. PHYDYAS, Jan. 2010.
  14. 5G Waveform Candidate Selection. URL: http://www.5gnow.eu/wp-content/uploads/2015/04/5GNOW_D3.1_v1.1_final.pdf.
  15. Premnath, S. N.; Wasden, D.; Kasera, S. K.; Patwari, N.; Farhang-Boroujeny, B. Beyond OFDM: Best-effort dynamic spectrum access using filterbank multicarrier. IEEE/ACM Trans. Networking, Vol. 21, No. 3, June 2013. DOI: http://doi.org/10.1109/TNET.2012.2213344.
  16. Балашова, К. В.; Лобанов, Н. А.; Долгих, Д. А. Filter bank multicarrier модулятор. Матер. Всерос. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР-2012», 16–18 мая 2012, Томск, Россия. Томск, 2012, Ч. 2, С. 75–78.
  17. Farhang-Boroujeny, B. OFDM versus filter bank multicarrier. IEEE Signal Processing Magazine, Vol. 28, No. 3, P. 92–112, 2011. DOI: http://doi.org/10.1109/MSP.2011.940267.
  18. Marcus, M. J. 5G and «IMT for 2020 and beyond» [Spectrum Policy and Regulatory Issues]. IEEE Wireless Commun., Vol. 22, No. 4, P. 2–3, 2015. DOI: http://doi.org/10.1109/MWC.2015.7224717.
  19. Soldani, D.; Manzalini, A. Horizon 2020 and beyond: on the 5G operating system for a true digital society. IEEE Vehicular Technology Magazine, Vol. 10, No. 1, P. 32–42, 2015. DOI: http://doi.org/10.1109/MVT.2014.2380581.
  20. Benjebbour, Anass; Saito, Keisuke; Li, Anxin; Kishiyama, Yoshihisa; Nakamura, Takehiro. Non-orthogonal multiple access (NOMA): Concept, performance evaluation and experimental trials. Proc. of Int. Conf. on Wireless Networks and Mobile Communications, WINCOM, 20–23 Oct. 2015, Marrakech, Morocco. IEEE, 2015, p. 1–6. DOI: http://doi.org/10.1109/WINCOM.2015.7381343.
  21. Zhang, Yi; Wang, Hui-Ming; Yang, Qian; Ding, Zhiguo. Secrecy sum rate maximization in non-orthogonal multiple access. IEEE Commun. Lett., Vol. 20, No. 5, P. 930–933, 2016. DOI: http://doi.org/10.1109/LCOMM.2016.2539162.
  22. Dai, Linglong; Wang, Bichai; Yuan, Yifei; Han, Shuangfeng; I, Chih-lin; Wang, Zhaocheng. Non-orthogonal multiple access for 5G: solutions, challenges, opportunities, and future research trends. IEEE Commun. Magazine, Vol. 53, No. 9, P. 74–81, 2015. DOI: http://doi.org/10.1109/MCOM.2015.7263349.
  23. Крюков, Я. В.; Демидов, А. Я.; Покаместов, Д. А. Алгоритм расчета мощности каналов при неортогональном множественном доступе NOMA. Доклады ТУСУР, Т. 19, № 4, С. 91–94, 2016. URL: https://journal.tusur.ru/ru/arhiv/4-2016/algoritm-rascheta-moschnosti-kanalov-pri-neortogonalnom-mnozhestvennom-dostupe-noma.
  24. 3GPP TS 36.211, version 9.1.0, 3rd Generation Partnership Project, Technical Specification Group Radio Access Network, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA), Physical Channels and Modulation, 2010.
  25. Nikopour, H.; Baligh, H. Sparse code multiple access. Proc. of 24th Int. Symp. on Personal Indoor and Mobile Radio Communications, PIMRC, 8–11 Sept. 2013, London, UK. IEEE, 2013, pp. 332–336. DOI: http://doi.org/10.1109/PIMRC.2013.6666156.
  26. Mu, Hang; Ma, Zheng; Alhaji, Mahamuda; Fan, Pingzhi; Chen, Dageng. A fixed low complexity message pass algorithm detector for up-link SCMA system. IEEE Wireless Commun. Lett., Vol. 4, No. 6, P. 585–588, 2015. DOI: http://doi.org/10.1109/LWC.2015.2469668.
  27. Покаместов, Д. А.; Демидов, А. Я.; Крюков, Я. В.; Рогожников, Е. В.; Абенов, Р. Р. Формирование и обработка сигналов множественного доступа с разреженным кодом. Электросвязь, № 10, С. 56–61, 2016.
  28. Покаместов, Д. А.; Демидов, А. Я.; Крюков, Я. В. Влияние формирующих матриц на помехозащищенность каналов связи с множественным доступом на основе разреженных кодов. Доклады ТУСУР, Т. 19, № 3, С. 65–69, 2016. URL: https://journal.tusur.ru/ru/arhiv/3-2016/vliyanie-formiruyuschih-matrits-na-pomehozaschischennost-kanalov-svyazi-s-mnozhestvennym-dostupom-na-osnove-razrezhennyh-kodov.

##submission.downloads##

Опубліковано

2017-07-14

Як цитувати

Покаместов, Д. А., Крюков, Я. В., Рогожников, Е. В., Абенов, Р. Р., & Демидов, А. Я. (2017). Концепция физического уровня систем связи пятого поколения. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 60(7), 367–382. https://doi.org/10.20535/S0021347017070019

Номер

Том 60 № 7 (2017)

Розділ

Оглядові статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2017 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника