Nemlineáris hatások vizsgálata FBMC rendszerekben

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Kollár Zsolt
Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

A frekvenciaspektrum a vezeték nélküli kommunikáció egyik alapvető forrása. Nem véletlen, hogy napjainkban a vezeték nélküli távközlési rendszerek különösen nagy hangsúlyt kapnak a kutatási témák között. A televíziós műsorszórás digitális átállása eredményeként bizonyos frekvenciasávok felszabadultak, ezeknek hatékony felhasználásuk kiemelt szerepet kap. A megfelelő moduláció kiválasztása kulcsfontosságú kérdés. Számos szempontot figyelembe véve jelentős előnnyel bír a többvivős modulációs eljárás, ami a szakdolgozatom témája.

Napjainkban a legszélesebb körben alkalmazott többvivős modulációs technika az ortogonális frekvenciaosztásos nyalábolás (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) a nagy sebességű vezeték nélküli adatátvitel elérése érdekében. Számos műsorszóró és kommunikációs rendszerben használatos, mint a DVB (Digital Video Broadcasting), DAB (Digital Audio Broadcasting), az IEEE 802.11 (WiFi) bizonyos típusai és nem utolsó sorban a 4G mobilkommunikációs rendszerek (LTE) is ezt alkalmazzák. Az OFDM jelnek azonban vannak kevésbé előnyös tulajdonságai is, ide sorolható például a túl magas szomszédos oldalsávi szivárgás (ACLR - Adjacent Channel Leakage Ratio), amire megoldást nyújtanak a szűrőbank alapú eljárások.

A szűrőbank alapú többvivős rendszerek (FBMC - Filter Bank MultiCarrier) komoly szerepet játszhatnak a jövő vezeték nélküli adatátviteli szabványokban, az 5G mobilkommunikációs rendszerek kialakításában is az egyik lehetséges modulációs sémának tartják számon. Az FBMC jel az OFDM jelnél jelentősen kedvezőbb spektrális tulajdonsággal rendelkezik, a jel alacsonyabb oldalsávi szivárgása miatt az ACLR mértéke kisebb. Egyik nagy hátránya ezen sémának a számítási komplexitás a szűrőbankok alkalmazása miatt.

Azonban az ilyen kommunikációs rendszerekben fellépő nemlineáris torzítások jelentősen növelhetik az oldalsávi szivárgás mértékét, amely a szabványokban erősen szabályozva van. A torzítások nagy részéért a jel magas csúcstényezője (PAPR - Peak to Average Power Ratio) és a teljesítményerősítők korlátozott dinamikai tartománya a felelős. A nemlineáris torzítások közé tartozik még a kvantálási hiba, amelyet a digitális-analóg konverterek minősége befolyásol.

Szakdolgozatomban megismerkedtem mind az OFDM, mind az FBMC modulációs eljárással, amelyeknek a legfőbb paramétereit megvizsgáltam, majd összehasonlítottam őket az időtartománybeli jel statisztikái és spektrális tulajdonságai alapján. A szimulációk elvégzéséhez MATLAB környezetben implementáltam az OFDM/FBMC adóvevőt. Ismertetem a polifázisú szűrő implementációját, ami az FBMC rendszerek számításköltségét hivatott csökkenteni. A dolgozatom végén megvizsgálom a rendszerben fellépő nemlineáris torzításokat, továbbiakban bemutatom a legalapvetőbb csúcstényező csökkentő eljárást, majd ennek illetve a kvantálás hatásait is a spektrumra vonatkozóan.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.