Título
Study and implementation of an advanced transceiver for 5G
Autor
Mendes, Diogo Roque
Resumo
pt
A quinta geração de redes móveis prevê a concretização de ritmos binários acima
de 1 Gbps ao acesso de qualquer utilizador comum. Para concretizar esse requisito,
foi necessário levar a cargo um estudo e desenvolvimento de um sistema que utilize a
forma de onda do 4a Geração de Comunicações Móveis (4G) para diminuir eventuais
necessidades de adição de novos módulos e aumento da complexidade dos sistemas de
redes móveis. O objetivo concreto é o desenvolvimento de um simulador de forma de
onda de Multiplexação por Divisão de Frequência Ortogonal (OFDM) que atinja as
taxas efetivas de dados para a 5a Geração de Comunicações Móveis (5G) utilizando
Modulação de Amplitude em Quadratura (QAM), realizar simulações para averiguar o
normal funcionamento de acordo com a teoria e realizar testes laboratoriais. Neste estudo
é efetuada a estimação de canal, são avaliadas as performances da Taxa de Erro de Bits
(BER) e da Magnitude do Vetor de Erro (EVM) como métricas de estudo e efetuado um
paralelismo com os modelos de perdas de transmissão usuais para comunicações indoor e
de espaço livre. O estudo e os testes laboratoriais concluem-se em comunicações OFDM
não codi cado e com decisão abrupta em códigos convolucionais efetuadas até velocidades
efetivas de 5.9 Gbps de dados e foram obtidos os resultados e medições num ambiente de
laboratório, com uma portadora de 3.5 GHz, com o ganho de ambas as antenas de 2dB
e um ampli cador com um ganho de 26dB em distâncias até aos 4 metros entre as duas
antenas. O melhor resultado obtido em termos de velocidade de transmissão de dados
foi a comunicação 256-QAM OFDM não codi cado atingindo os 5.9 Gbps com 4 metros
de distância entre antenas.
en
With the years passing by, the users of mobile networks present higher needs and
demands when it comes to e ective download and upload data rates. The fth generation
of mobile communications assumes the concretization of binary rates above 1
Gbps to be achieved by any ordinary user. To ful l this requirement, it was necessary to
undertake a study and development of a system using the 4th Generation of Mobile Communications
(4G) waveform to lessen the need for adding new modules and increasing
the complexity of mobile network systems. The main goal is to develop an Orthogonal
Frequency Division Multiplexing (OFDM) waveform simulator for 5th Generation of Mobile
Communications (5G) using Quadrature Amplitude Modulation (QAM), simulate
its performance to compare with the theoretical one and perform laboratorial tests. In
this study the channel estimation is carried out and we evaluated the performance of Bit
Error Rate (BER) and Error Vector Magnitude (EVM) as study metrics and parallels
the usual transmission loss models for indoor and free-space communications. The study
and experiments end in resulting mobile uncoded and convolutional hard decision OFDM
communications up to 5.9 Gbps of e ective data rate and the results and measurements
were obtained inside the laboratory environment, with a signal carrier of 3.5GHz and 2dB
of both antennas gain and 26dB of ampli er gain at distances up to 4 meters between the
two antennas. The best result obtained considering the highest data rate achieved was a
256-QAM uncoded OFDM communication at 5.9 Gbps on a 4 meters distance between
antennas.