5G HABERLEŞME SISTEMLERINDE MODÜLASYON TEKNIKLERININ PERFORMANS ANALIZI

Abstract

ABSTRACT

In recent years, there has been a world-wide search for both higher data rates and support for machine-to-machine communication (M2M), as well as the Internet of Things (IoT) in 5G mobile communications, also the main services in 5G such as enhanced Mobile Broadband (eMBB), Ultra-Reliable Low-latency Communication (URLLC), and massive Machine Type Communication (mMTC) will impose the requirements on the 5G air interface.

The main modulation schemes that used in 4G is Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), This scheme not capable of supporting these requirements of 5G because it has sideband leakage, as well as a high Peak to Average Power Ratio (PAPR) and low Data rate. To overcome this, there are several modulation schemes have been proposed. In this thesis, an analysis and comparison will be conducted of the Universal Filter Multi Carrier (UFMC), Filter Bank Multi Carrier (FBMC), and the Filtered Orthogonal Frequency Division Multiplexing (f-OFDM) with OFDM.

In order to achieve a detailed analysis, we will not only introduce the basic theory of these modulation schemes but will also show the characteristics of each modulation scheme. In addition, performance comparison in terms of the Average Power Ratio (PAPR) and the Peak to Power Spectral Density (PSD), in addition to the power of transmitted signal and Bit Rate were provided. Also Bit Error Rate (BER) in different cases examined. Mathematical analysis and characterizations are verified by employing MATLAB. The result demonstrates advantages and disadvantages for each modulation scheme. UFMC indicates the best BER among both modulation schemes. FBMC, demonstrates to be most promising which close to OFDM in BER with advantage of better PSD and Data Rate. Finally, some concepts that need to be discussed are illustrated.

ÖZET

Son yıllarda dünya, 5G mobil iletişimde makineden makineye iletişim (M2M), Nesnelerin İnterneti (IoT) desteğinin yanı sıra daha yüksek veri hızları ve ayrıca gelişmiş Mobil Geniş Bant (eMBB) gibi 5G'deki ana hizmetler arıyor Büyük Makine Tipi İletişim (mMTC) ve Ultra Güvenilir Düşük Gecikmeli İletişim (URLLC), 5G hava arayüzüne gereksinimleri empoze edecektir.

4G'de kullanılan ana modülasyon şemaları Ortogonal Frekans Bölmeli Çoğullamadır (OFDM), Bu şema, 5G'nin bu gereksinimlerini destekleyemez çünkü bir yan bant sızıntısı, yüksek Pik-Ortalama Güç Oranı ve düşük Veri hızı vardır. Bunun üstesinden gelmek için, birkaç modülasyon şeması önerilmiştir. Bu tezde Filter Bank Multi Carrier (FBMC), Universal Filter Multi Carrier (UFMC) ve Filtered Orthogonal Frequency Division Multiplexing (f-OFDM) OFDM ile analiz ve karşılaştırmalardır.

Ayrıntılı bir analiz elde etmek için, bu modülasyon şemalarının yalnızca temel teorisini tanıtmakla kalmayacağız, aynı zamanda her modülasyon şemasının özelliklerini de göstereceğiz. Ayrıca Peak to Power Spektral Yoğunluk (PSD), Ortalama Güç Oranı (PAPR), iletilen sinyalin gücü ve Bit Hızı açısından performans karşılaştırması sağlanmıştır. Ayrıca farklı durumlarda Bit Hata Oranı (BER) incelenmiştir. Matematiksel analiz ve karakterizasyonlar MATLAB uygulanarak doğrulanır. Sonuç olarak her bir modülasyon şeması için avantajları ve dezavantajları gösterir. UFMC ile en iyi BER elde edilmektedir. FBMC ice daha iyi PSD ve daha yüksek very hızıanalizi ile BER değeri OFDM'ye en yakın ve performansı yüksek metod olarak görülmektedir. Ayrıca bu çalışmada tartışılması gereken bazı kavramlar gösterılmış.