Розробка методу приймання багатовимірного сигналу з використанням фазорізницевої модуляції високих порядків у мобільних меражах наступних поколінь
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.331201Ключові слова:
фазорізницева модуляція, 32-позиційний, 3D АФМ-32, багатовимірний, OFDM, завадостійкість, когерентний алгоритм, енергетична ефективність, 5G/6GАнотація
Об’єктом дослідження виступає процес приймання багатовимірних сигналів, сформованих на основі фазорізницевої модуляції високих порядків системи передачі даних.
Розвиток мобільних мережах наступних поколінь супроводжується підвищеними вимогами до швидкості, надійності та завадостійкості передавання інформації. Існуючі методи модуляції забезпечують зростання швидкості передавання інформації за рахунок зниження завадостійкості і збільшення спектральної ширини сигналу. Загальна невирішена проблема полягає у відсутності ефективного методу формування багатовимірного сигналу n-ї кратності та приймання на основі фазорізницевої модуляції високих порядків, здатних підвищити ефективність цих параметрів.
У роботі запропоновано метод який дозволяє формувати тривимірний багатопозиційний сигнал 3D АФМ-32, що використовує три незалежні параметри – амплітуду, фазу та час. Особливістю отриманого результату є те, що стійкість до завад забезпечується без збільшення спектральної ширини сигналу, а завдяки тривимірному форматуванню, яке збільшує відстань між сигнальними точками на 50 %. Розроблено алгоритм когерентного приймання, що забезпечує точне відновлення сигналу навіть за наявності фазових або частотних збурень. Показано, що ефективність приймання досягається при інтервалі усереднення не менше ніж M = 20, за якого система демонструє ймовірність помилки на рівні SER ≈ 10⁻⁸ при Eb/N₀ ≈ 17.4 дБ. Це дозволяє отримати енергетичний виграш 2–3 дБ у порівнянні з QAM-32 та класичною АФМ. Запропонований підхід інваріантний до фазових зсувів завдяки різницям фаз першого та другого порядків, що усуває неоднозначності при прийманні. 3D АФМ-32 продемонструвала вищу завадостійкість порівняно з QAM-16/32 та АФМ-16/32 при однакових умовах. Результати можуть бути використані в мережах 5G/6G, зокрема в адаптивних OFDM-системах, автономному транспорті та телеметрії
Посилання
- Rappaport, T. S., MacCartney, G. R., Samimi, M. K., Sun, S. (2015). Wideband Millimeter-Wave Propagation Measurements and Channel Models for Future Wireless Communication System Design. IEEE Transactions on Communications, 63 (9), 3029–3056. https://doi.org/10.1109/tcomm.2015.2434384
- Shoaib, M., Husnain, G., Sayed, N., Lim, S. (2024). Unveiling the 5G Frontier: Navigating Challenges, Applications, and Measurements in Channel Models and Implementations. IEEE Access, 12, 59533–59560. https://doi.org/10.1109/access.2024.3392761
- Banelli, P., Buzzi, S., Colavolpe, G., Modenini, A., Rusek, F., Ugolini, A. (2014). Modulation Formats and Waveforms for 5G Networks: Who Will Be the Heir of OFDM?: An overview of alternative modulation schemes for improved spectral efficiency. IEEE Signal Processing Magazine, 31 (6), 80–93. https://doi.org/10.1109/msp.2014.2337391
- Pyatin, I., Boiko, J., Eromenko, O., Parkhomey, I. (2023). Implementation and analysis of 5G network identification operations at low signal-to-noise ratio. TELKOMNIKA (Telecommunication Computing Electronics and Control), 21 (3), 496. https://doi.org/10.12928/telkomnika.v21i3.22893
- Makarenko, A., Qasim, N., Turovsky, O., Rudenko, N., Polonskyi, K., Govorun, O. (2023). Reducing the impact of interchannel interference on the efficiency of signal transmission in telecommunication systems of data transmission based on the ofdm signal. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (9 (121)), 82–93. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.274501
- Klymash, M., Berkman, L., Otrokh, S., Pilinsky, V., Chumak, O., Hryshchenko, O. (2021). Increasing the multi-position signals noise immunity of mobile communication systems based on high-order phase modulation. Selected Papers of the XXI International Scientific and Practical Conference "Information Technologies and Security" (ITS 2021), 147–157. Available at: https://ceur-ws.org/Vol-3241/paper14.pdf
- Dogan Tusha, S., Tusha, A., Basar, E., Arslan, H. (2021). Multidimensional Index Modulation for 5G and Beyond Wireless Networks. Proceedings of the IEEE, 109 (2), 170–199. https://doi.org/10.1109/jproc.2020.3040589
- Cai, Y., Qin, Z., Cui, F., Li, G. Y., McCann, J. A. (2018). Modulation and Multiple Access for 5G Networks. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 20 (1), 629–646. https://doi.org/10.1109/comst.2017.2766698
- Bicais, S., Dore, J.-B. (2020). Design of Digital Communications for Strong Phase Noise Channels. IEEE Open Journal of Vehicular Technology, 1, 227–243. https://doi.org/10.1109/ojvt.2020.2994626
- Shamasundar, B., Bhat, S., Jacob, S., Chockalingam, A. (2018). Multidimensional Index Modulation in Wireless Communications. IEEE Access, 6, 589–604. https://doi.org/10.1109/access.2017.2772018
- Peng, M., Wang, X., Yang, X., Wang, D. (2024). A simple two-stage carrier-phase estimation algorithm for 32-QAM coherent optical communication systems. Frontiers in Physics, 12. https://doi.org/10.3389/fphy.2024.1452087
- Zhang, G., Yang, P., Cai, Y., Hu, Q., Yu, G. (2024). From Analog to Digital: Multi-Order Digital Joint Coding-Modulation for Semantic Communication. IEEE Transactions on Communications, 1–1. https://doi.org/10.1109/tcomm.2024.3511949
- Bian, Y., Cheng, X., Wen, M., Yang, L., Poor, H. V., Jiao, B. (2014). Differential Spatial Modulation. IEEE Transactions on Vehicular Technology. https://doi.org/10.1109/tvt.2014.2348791
- Taylor, M. G. (2009). Phase Estimation Methods for Optical Coherent Detection Using Digital Signal Processing. Journal of Lightwave Technology, 27 (7), 901–914. https://doi.org/10.1109/jlt.2008.927778
- Mostofi, Y., Cox, D. C. (2006). Mathematical analysis of the impact of timing synchronization errors on the performance of an OFDM system. IEEE Transactions on Communications, 54 (2), 226–230. https://doi.org/10.1109/tcomm.2005.861675
- Elahi, A., Gul, N., Khan, S. U. (2021). EigenSpace-Based Generalized Sidelobe Canceler Applied for Sidelobe Suppression in Cognitive Radio Systems. Wireless Personal Communications, 121 (4), 3009–3028. https://doi.org/10.1007/s11277-021-08861-x
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Nataliia Halahan, Liubov Berkman, Oleksandr Drobyk, Anatoliy Makarenko, Vladyslav Zavatskyi
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
