UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO

ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO

SAMUEL DE SOUZA SANTANA

MODULAÇÃO DIGITAL 5G

JUAZEIRO

2018

Modulação 5g

        Redes móveis de quinta geração, ou a mais conhecida como 5G, formarão os padrões de telecomunicações para a internet das coisas. Os planejadores dizem que o 5G terá uma capacidade maior do que o equipamento 4G atual, em parte para oferecer suporte às comunicações de máquina para dispositivo, ultra confiáveis e massivas que devem ajudar a definir a IoT do futuro. Entre os objetivos do 5G: menor latência do que o equipamento 4G e menor consumo de bateria, taxas de dados de dezenas de megabits por segundo para dezenas de milhares de usuários, várias centenas de milhares de conexões simultâneas disponíveis para sensores sem fio, juntamente com melhor eficiência de sinalização espectral e uma taxa de transferência de aproximadamente 10 Gbps.

        A melhor eficiência espectral será em parte uma função dos esquemas de modulação usados em 5G. No entanto, esses esquemas de modulação ainda não foram padronizados. Existem vários concorrentes, e os derivados dos mesmos esquemas de estilo quadratura em uso por redes móveis hoje não foram descartados para 5G. Portanto, é interessante revisar as principais técnicas de modulação agora consideradas como parte do 5G.

        A forma de onda e os tipos de modulação usados com a tecnologia 5G foram escolhidos para fornecer eficiência espectral, rendimento de dados e resiliência necessários para o novo sistema de comunicações móveis.

Modulação 5G: PSK e QAM

PSK - Chaveamento de mudança de fase:

Phase shift Keying, PSK é uma forma de modulação usada particularmente para transmissões de dados. Oferece uma forma eficaz de transmissão de dados. Ao alterar o número de diferentes estados de fase que podem ser adotados, as velocidades de dados que podem ser alcançadas em um determinado canal podem ser aumentadas, mas ao custo de uma menor resiliência ao ruído e à interferência.

•   Phase shift keying: a tecnologia 5G implementa o chaveamento de fase em quadratura, QPSK como o formato de modulação de ordem mais baixa. Embora isso forneça a taxa de transferência de dados mais lenta, também fornecerá o link mais robusto e, como tal, pode ser usado quando os níveis de sinal são baixos ou quando a interferência é alta.
          Outra forma de PSK chamada π / 2BPSK é usada em conjunto com DFT-s-OFDM no link ascendente.

QAM - Modulação de amplitude em quadratura:

Modulação de amplitude em quadratura, QAM é amplamente utilizada para transmissão de dados, pois permite melhores níveis de eficiência espectral do que outras formas de modulação. QAM usa duas portadoras na mesma frequência deslocadas em 90 ° que são moduladas por dois fluxos de dados - I ou Inphase e Q - elementos de quadratura.

•   Modulação de amplitude em quadratura: A modulação de amplitude em quadratura permite que a taxa de transferência de dados seja aumentada. Os formatos usados no sistema de comunicações móveis 5G incluem 16QAM, 64QAM e 256QAM.
  
          Quanto mais alta a ordem de modulação, maior o throughput, embora a penalidade seja a resiliência ao ruído. Portanto, 256AM é usado apenas quando a qualidade do link é boa e reduz para 64QAM e 16QAM etc, conforme o link se deteriora.É um equilíbrio entre a taxa de transferência de dados e a resiliência.

Aplicações:

As aplicações potenciais para comunicações móveis 5G são: downloads de vídeo de alta velocidade, jogos, comunicações carro-a-carro / carro-para-infraestrutura, realidade aumentada, comunicações celulares em geral, comunicações IoT / M2M e semelhantes .

Os equipamentos devem suportar:

• Lidar com sinais de alta largura de banda de alta taxa de dados
• Fornecer transmissões de baixa latência para bursts de dados longos e curtos, ou seja, são necessários intervalos de tempo de transmissão muito curtos, TTIs.
• Alternar rapidamente entre uplink e downlink para sistemas TDD que provavelmente serão usados.
• Possibilidade de comunicações com eficiência energética, minimizando os tempos de ativação para dispositivos de baixa taxa de dados.

Vantagens:

•  Menor latência do que o equipamento 4G
•  Menor consumo de bateria,
•   Taxas de dados de dezenas de megabits por segundo para dezenas de milhares de usuários
•  Melhor eficiência de sinalização espectral

Eficiência espectral:  

Um dos principais problemas com qualquer forma de esquema de modulação 5G é a eficiência espectral. Com o espectro sendo precário, especialmente em frequências abaixo de 3 GHz, é essencial que qualquer esquema de modulação adotado para 5G seja capaz de fornecer um alto nível de eficiência espectral.