5G için uygulamalarıyla esnek OFDM tekniği

Abstract

Uyarlanabilir (adaptif) teknolojiler, ilk ticari ürünlerinin 2020 yılında piyasaya çıkması beklenen 5G (5. Nesil) Kablosuz Haberleşme Sistemleri'nin yapıtaşlarından biri olma yolundadır. Önceki mobil kablosuz haberleşme sistemlerinde de az miktarda bulunan uyarlanabilir çözümler, çok çeşitli uygulamaları ve gereksinimleri içinde barındıran 5G için çok daha büyük bir öneme sahiptir. Tüm haberleşme katmanlarında etkisi olan dalga şekli tasarımı da bu eğilime uygun olarak uyarlanabilir haliyle 5G Sistemleri'nde yerini almaya hazırlanmaktadır. Şu ana kadar, 5G standardizasyon tartışmalarında düşük frekans bantları için (<6 GHz) literatürde Esnek Dikgen Frekans Bölmeli Çoğullama (Esnek OFDM) veya Filtreli-OFDM (F-OFDM) olarak adlandırılan teknik temel dalga şekli teknolojisi olarak öne çıkmaktadır. Bu çalışmada temelleriyle birlikte Esnek OFDM Tekniği örneklerle anlatılmış ve tekniğin çift saçılımlı kanal üzerindeki bir uygulaması simülasyon yoluyla gösterilmiştir. Analizi zor bir kanal çeşidi olan çift saçılımlı kanalın bulunduğu haberleşme sisteminde, temel OFDM parametrelerinin optimizasyonu yoluyla elde edilen sonuçlar kullanılarak Esnek OFDM Tekniği'nin bu kanalın zorluklarıyla mücadele etmedeki başarısı gösterilmiştir. Çalışmada ayrıca, 5G ve Ötesi Haberleşme Sistemleri'nde düşük frekans bantlarında kullanılabilecek birkaç alternatif dalga şekli teknolojisi tanıtılmış ve farklı dalga şekillerinin çeşitli uygulamaların gereksinimlerini karşılayabilmek için birlikte kullanılabileceği bir şema sunulmuştur.

Adaptive technologies are in the way of being one of the building stones of 5G Wireless Communication Systems. Although there were examples of adaptive solutions in the older mobile wireless technologies, the importance of those become much greater for 5G with diverse applications and requirements. With its important effects on all of the communication layers, waveform design also adapts to this trend of adaptive design schemes. Until now, for lower frequency bands (< 6 GHz), a technique named in the literature as Flexible Orthogonal Frequency Division Multiplexing (Flexible OFDM) or Filtered-OFDM (F-OFDM) is well accepted as basic waveform technology in the 5G standardization discussions. In this study, Flexible OFDM Technique with its basics is presented with examples and an application of it over doubly dispersive channel is shown via simulation. Results from the communication system with hard-to-analyze doubly dispersive channel model are received and via the results, the success of Flexible OFDM Technique in overcoming the challenges of communication medium is denoted. In addition to Flexible OFDM Technique, a few alternative waveform technologies which could be used at lower frequency bands in 5G and Beyond Communication Systems are presented and a scheme in which different waveform technologies are used together to cover various needs of different applications is presented.