Исследование влияния рассогласования квадратурных составляющих на помехоустойчивость сигналов OFDM и UFMC

A. Yu. Belousov; V. V. Khvorenkov

doi:10.22213/2413-1172-2021-1-71-77

Authors

A. Y. Belousov Kalashnikov ISTU, Izhevsk
V. V. Khvorenkov Kalashnikov ISTU, Izhevsk

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2021-1-71-77

Keywords:

OFDM, UFMC, signal modulation and demodulation, quadrature imbalance, noise immunity

Abstract

The method of direct modulation using complex signals is used to implement signal paths of transmitters in base stations of cellular communication systems. In the process of modulation, there are mismatches of the gain coefficient and the phase of the quadrature components of the signal. Mismatch degrades the Error Vector Magnitude (EVM) at the receiver, which in turn results in an increased Bit Error Rate (BER). The quality of the received signal is expressed in bit error rate. The mismatch of the amplitude and phase of the quadrature components is one of the most important factors making the greatest contribution to the amplitude of the error vector, and which must be investigated. The paper presents a research of the influence of the mismatch on the OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing) and UFMC (universal filtered multi-carrier) technologies. A model of the transmitter, communication channel and receiver for OFDM and UFMC signals has been developed. The model was built in the MatLab software environment.

In the work, by studying the simulation model, the dependence of the noise immunity of technologies was studied by changing the parameters of the communication channel, such as the amplitude and phase mismatch of the quadrature components of the signal, as well as the signal-to-noise ratio. Also, a comparative analysis of such signal parameters as the occupied bandwidth, peak to average ratio, frequency of occurrence of bits with an error was carried out. Based on the results of the study, graphs of the dependence of the error probability and the signal peak to average ratio on the mismatch of the quadrature components were obtained for two technologies, OFDM and UFMC. The study allows us to highlight the advantages of UFMC technology, which are expressed in spectral efficiency, noise immunity and the level of the signal peak to the average ratio.

References

Антипин В. В., Зиновьев Н. В. Пик-фактор OFDM-сигнала при классической и неортогональной передаче // Сборник трудов конференции «Фундаментальные и прикладные разработки в области технических и физико-математических наук». 2018. С 18–21. ISBN 978-5-6041153-5-0.

Поборчая Н. Е. Комбинирование линейных и нелинейных алгоритмов оценивания искажений сигнала OFDM в тракте приемника прямого преобразования // Электросвязь. 2020. № 6. С. 28–33. DOI: 10.34832/ELSV.2020.7.6.005.

Вороженищев И. В., Бочечка Г. С. Исследование устойчивости технологии многочастотной передачи с универсальной фильтрацией UFMC к частотным сдвигам в канале // Телекоммуникации и транс-порт. 2017. Т. 11, № 6. С. 25–28. еISSN 2072-8743.

Ворожищев И. В., Бочечка Г. С., Тихвинский В. О. Сравнительный анализ использования технологий UFMC и OFDM в сетях 5G // Электросвязь. 2017. № 11. С. 18–23. ISSN 0013-5771.

Никишкин П. Б., Витязев В. В. Методы широко-полосной передачи данных на основе сигналов с частотным разделением каналов // Цифровая обработка сигналов. 2020. № 3. С. 45–49. ISSN 1684-2634.

Гапанович О. Ю. Перспективные технологии многостанционного доступа // Теория и практика современной науки. 2018. № 9. С. 75–81. eISSN 2412-9682.

Гришин И. В., Феденева Н. С. Перспективы использования технологии UFMC в сетях 5G/IMT-2020 // Информационные технологии и телекоммуникации. 2017. Т. 5, № 4. С. 17–24. eISSN 2307-1303.

Behadili A. S. G., Alshebaney E. A., Attaby A. L. K. Prospects of using the UFMC technology in 5g/imt-2020 networks. Indonesian J. of Electrical Engineering and Computer Science, 2019, vol. 15, no. 2, pp. 855-860. DOI: 10.11591/ijeecs.v15.i2.pp855-860.

Xiaojie Wang, Thorsten Wild, Frank Schaich, Andre Fonseca Dos Santos. Universal filtered multicarrier with leakage-based filter optimization. European Wireless, At Barcelona, Spain, 2014, pp. 14-21.

Jamoos A. L., Hussein M. Estimation of UFMC time-varying fading channel using adaptive filters. Proc. international conference on promising electronic technologies, ICPET 2018, pp. 43-48. DOI: 10.1109/

ICPET.2018.00014.

Аверина Л. И., Каменцев О. К. Сравнительный анализ спектрально эффективных сигналов с частотным мультиплексированием // Сборник трудов конференции «Радиолокация, навигация, связь». 2018. Т. 1, № 4. С. 312–319. ISBN 978-5-9500319-4-6.

Jagan Naveen V., Murali Krishna K., Raja Ra-jeswari K. BER estimation in UFMC system for wireless communications. J. of advanced research in dynamical and control systems, 2018, vol. 10, no. 12, pp. 294-299. eISSN 1943-023X.

Гришин И. В., Калинкина А. А. Обзор методов многочастотной модуляции сигналов в современных сетях беспроводной связи // Информационные технологии и телекоммуникации. 2020. Т. 8, № 2. С. 55–66. DOI: 10.31854/2307-1303-2020-8-2-55-66.

Глазков Р. В. Применение перспективных

методов модуляции в современных системах мобильной связи // Сборник трудов конференции «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (Санкт-Петербург, 2016). СПб. : СПбГУТ им. М. А. Бонч-Бруевича, 2016. С. 135–140. ISBN 978-5-89160-143-7.

Овчинников В. И., Логвинов В. В. Многостанционный доступ в сетях системы 5G // Телекоммуникации и информационные технологии. 2019. Т. 6, № 2. С. 69–75.