Design and testing of a transmitter-channel-receiver model using Matlab 5G toolset

Sancho Vázquez, Javier (2019). Design and testing of a transmitter-channel-receiver model using Matlab 5G toolset. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM), Madrid.

Description

Title: Design and testing of a transmitter-channel-receiver model using Matlab 5G toolset
Author/s:
  • Sancho Vázquez, Javier
Contributor/s:
  • Lohan, Elena-Simona
  • Talvitie, Jukka
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación
Date: 16 July 2019
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM)
Department: Otro
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Hacer posible nuevos servicios y perfeccionar los actuales para mejorar nuestras vidas es el objetivo común de los ingenieros. De esta manera, para mejorar nuestras comunicaciones, hemos pasado por cuatro generaciones, cada una de ellas con sus correspondientes avances. Sin embargo, la cuarta generación presenta algunas limitaciones que deben ser solventadas para seguir evolucionando nuestras comunicaciones. Por ello, la quinta generación (5G) se prevé que será lanzada en 2020. Esta tesis está basada en 5G y ha cubierto tres diferentes objetivos mediante la utilización de Matlab 5G Toolset. Primero, se ha llevado a cabo el estudio de las formas de onda 5G. Estas formas de onda son W-OFDM, F-OFDM y CP-OFDM, y sus espectros han sido comparados para diferentes anchos de banda y espaciado de subportadora. A continuación, se ha diseñado y testeado un modelo transmisor-canal-receptor básico en términos de tasa de error de bit. Finalmente, se ha diseñado y probado una nueva configuración basada en 3GPP para mejorar la confiabilidad de las comunicaciones 5G. Esta configuración incluye algunas variaciones relacionadas con la diversidad espacial, el protocolo HARQ y la tasa de código. El análisis de los resultados ha mostrado que F-OFDM y W-OFDM consiguen mejor eficiencia espectral que CP-OFDM. Sin embargo, W-OFDM presenta más emisiones fuera de banda. En consecuencia, F-OFDM con un valor pequeño de espaciado de subportadora presenta mejor rendimiento que CP-OFDM y W-OFDM en términos de eficiencia espectral y emisiones fuera de banda. Además, durante el testeo del modelo diseñado, CP-OFDM ha demostrado mejor tasa de error de bit que F-OFDM y W-OFDM. Sin embargo, F-OFDM y CP-OFDM presentan unos resultados muy similares. Posteriormente, la nueva configuración propuesta ha sido aplicada al modelo transmisor-canal-receptor comentado anteriormente para CP-OFDM. El nuevo resultado obtenido ha sido comparado con el resultado previo en términos de tasa de error de bit. Finalmente, esta comparación muestra que con la nueva configuración se obtienen mejores valores de tasa de error de bit. Por lo tanto, la confiabilidad de las comunicaciones ha sido mejorada. Abstract: Make possible new incoming services and enhance the current ones in order to improve our lives, is the common objective of the engineers. In this way, for improving our com-munications, we have passed through four generations, each of them with its corresponding enhancements. However, the fourth generation has some limitations that must be solved to keep evolving our communications. Hence, the fifth generation (5G) is forecast to be launched in 2020. This thesis is based on 5G and it has approached three different objectives by using Matlab 5G Toolset. First, the study of 5G waveforms has been carried out. These waveforms are W-OFDM, F-OFDM and CP-OFDM and their spectrums have been compared for different bandwidths and subcarrier spacings. Then, a basic trans-mitter-channel-receiver chain model has been designed and tested in terms of bit error rate. Finally, a new configuration for improving the reliability of 5G communications, based on 3GPP, has been designed and proved. This configuration includes some variations related with the spatial diversity, the HARQ protocol and the code rate. The analysis of the results has shown that F-OFDM and W-OFDM achieve better spec-tral efficiency than CP-OFDM. However, W-OFDM presents more out of band emissions. Thus, F-OFDM with a small value of subcarrier spacing presents better performance than CP-OFDM and W-OFDM in terms of spectral efficiency and out of band emissions. In addition, during the testing of the designed model, CP-OFDM has demonstrated better bit error rate than F-OFDM and W-OFDM. Nevertheless, F-OFDM and CP-OFDM present very similar results. In addition, the new 5G configuration proposed was applied into the transmitter-channel-receiver model commented before for CP-OFDM. The new result was compared with the previous one in terms of bit error rate. Finally, this comparation shows that better bit error rate values are achieved with this new configuration. Thus, the reliability of the communications is improved.

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Item ID: 56786
DC Identifier: http://oa.upm.es/56786/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:56786
Deposited by: Biblioteca Universitaria Campus Sur
Deposited on: 09 Oct 2019 07:38
Last Modified: 09 Oct 2019 07:38
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