Optimierte Signalkonstellation für Sub-THz-Kommunikation unter Phasenrauschen-Beeinträchtigung

Keskeiset käsitteet

Eine optimierte Signalkonstellation wird entwickelt, die robust gegenüber Phasenrauschen ist und gleichzeitig eine geringe Spitze-zu-Durchschnittsleistung (PAPR) aufweist, um die Effizienz von Sub-THz-Kommunikationssystemen zu verbessern.

Tiivistelmä

In dieser Arbeit wird ein End-to-End-System für Einzelträger-Frequenzbereichs-Entzerrung (SC-FDE) Übertragung für Sub-THz-Kommunikation untersucht. Der Schwerpunkt liegt auf der Optimierung der Signalkonstellation, um die Robustheit gegenüber Phasenrauschen bei gleichzeitiger Begrenzung der Spitze-zu-Durchschnittsleistung (PAPR) zu verbessern.
Das Phasenrauschen ist eine der Hauptherausforderungen bei Sub-THz-Kommunikation, da es mit zunehmender Trägerfrequenz und Bandbreite verstärkt auftritt. Um dies zu adressieren, wird ein datengetriebener Ansatz zur Optimierung der Signalkonstellation unter Berücksichtigung des Phasenrauschens und der PAPR-Beschränkung verwendet.
Die Ergebnisse zeigen, dass die optimierte Signalkonstellation im Vergleich zu herkömmlichen Ansätzen wie 64-QAM und 64-APSK eine Verbesserung der BLER-Leistung bei gleichzeitiger Reduktion der PAPR erreichen kann. Durch den Kompromiss zwischen PAPR und BLER-Leistung kann die Effizienz des Sub-THz-Kommunikationssystems gesteigert werden.
Darüber hinaus ermöglicht der datengetriebene Ansatz eine flexible Anpassung der Signalkonstellation an die praktischen Bedingungen, wie z.B. die spezifischen Phasenrauschcharakteristiken der verwendeten Oszillatoren. Weitere Verbesserungen sind durch die Anpassung der Pulsformungsfilter und die Untersuchung alternativer Demapping-Techniken möglich.

Tilastot

Die Phasenrausch-Leistungsdichtespektren (PSD) der Texas Instruments LMX2595-Oszillatoren bei 120 GHz und 220 GHz zeigen einen Anstieg der Rauschleistung mit zunehmender Trägerfrequenz.
Bei einer 64-QAM-Übertragung mit 3,93 GHz Bandbreite bei 120 GHz verbleiben nach der Kompensation des Wiener-Phasenrauschens noch erhebliche Reste des unkorrelierten Gaußschen Phasenrauschens.

Lainaukset

"Die Beiträge des niederfrequenten Wiener-Phasenrauschens werden typischerweise durch das Senden von Phasen-Tracking-Referenzsignalen (PTRS) adressiert. Die Verwendung der breiten Bandbreite für ultrahoche Datenraten stellt jedoch eine Herausforderung für Phasenrausch-Kompensationsalgorithmen dar, da der Beitrag des unkorrelierten und daher nicht beherrschbaren Gaußschen Phasenrauschens dominant wird."
"Abhängig vom verwendeten Konstellationsmuster weisen die Sendesignale unterschiedliche Robustheit gegenüber Phasenrauschen auf, insbesondere gegenüber dem Beitrag des Gaußschen Phasenrauschens."

Tärkeimmät oivallukset

Constellation Shaping under Phase Noise Impairment for Sub-THz Communications

by Dileepa Mara... klo arxiv.org 03-22-2024

https://arxiv.org/pdf/2311.12433.pdf

Syvällisempiä Kysymyksiä

Wie könnte eine adaptive Anpassung der Signalkonstellation an sich ändernde Phasenrausch-Bedingungen während des Betriebs aussehen

Eine adaptive Anpassung der Signalkonstellation an sich ändernde Phasenrausch-Bedingungen während des Betriebs könnte durch kontinuierliches Monitoring der Phasenrauscheigenschaften und entsprechende Anpassung der Konstellation erfolgen. Dies könnte durch die Implementierung von Algorithmen zur Echtzeit-Optimierung der Konstellation basierend auf den aktuellen Phasenrauschmessungen erfolgen. Wenn sich die Phasenrauschbedingungen ändern, könnte das System automatisch die Konstellation neu formen, um die Robustheit gegenüber dem Phasenrauschen zu maximieren. Dieser adaptive Ansatz würde es dem System ermöglichen, sich dynamisch an die Umgebungsbedingungen anzupassen und die Leistungsfähigkeit unter sich ändernden Bedingungen zu optimieren.

Welche Auswirkungen hätte eine Optimierung der Pulsformungsfilter in Kombination mit der Konstellationsoptimierung auf die Leistung des Systems

Eine Optimierung der Pulsformungsfilter in Kombination mit der Konstellationsoptimierung könnte signifikante Auswirkungen auf die Leistung des Systems haben. Durch die Anpassung der Pulsformungsfilter könnte die Effizienz der Übertragung verbessert werden, indem die Interferenz zwischen den Symbolen reduziert wird. Dies könnte zu einer besseren Trennung der Symbole führen und die Fehlerkorrekturfähigkeiten des Systems verbessern. Darüber hinaus könnte die Kombination aus optimierten Pulsformungsfiltern und Konstellation die PAPR weiter reduzieren und die Energieeffizienz des Systems insgesamt steigern. Eine koordinierte Optimierung von Pulsformungsfiltern und Konstellation könnte somit zu einer insgesamt verbesserten Leistung des Systems führen.

Welche Möglichkeiten gibt es, die Robustheit des Systems gegenüber anderen Hardwarebeeinträchtigungen wie Nichtlinearitäten zu verbessern

Um die Robustheit des Systems gegenüber anderen Hardwarebeeinträchtigungen wie Nichtlinearitäten zu verbessern, könnten verschiedene Ansätze verfolgt werden. Eine Möglichkeit wäre die Implementierung von Vorverzerrungstechniken, um die Nichtlinearitäten in den Verstärkern zu kompensieren und die Signalqualität zu verbessern. Darüber hinaus könnten adaptive Algorithmen eingesetzt werden, um die Übertragungsparameter in Echtzeit anzupassen und so auf Nichtlinearitäten zu reagieren. Eine weitere Möglichkeit wäre die Verwendung von Fehlerkorrekturcodes und Signalverarbeitungstechniken, die speziell auf die Kompensation von Nichtlinearitäten ausgelegt sind. Durch die Kombination dieser Ansätze könnte die Robustheit des Systems gegenüber verschiedenen Hardwarebeeinträchtigungen erhöht werden.