The fifth generation (5G) of mobile networks is expected to be deployed beyond 2020, featuring the new machine type communication with its two versions: Massive Machine Type communication (mMTC) and Ultra-Reliable Low Latency Communication (URLLC). To meet the requirements of these services alongside the requirements of extreme mobile broadband (eMBB) service, a New Radio (NR) access technology is to be defined for 5G. Several Multi carrier waveforms have been investigated and discussed in international projects and in the literature in order to find a suitable waveform for the NR. In this thesis, we analyze channel estimation aspects for 5G based on one of these NR’s waveform candidates, the Universally Filtered Multi Carrier (UFMC). Our focus is on the URLLC service. We consider a reference scenario of a factory automation in which URLLC has some of the most stringent requirements. In this context, we investigate the performance and complexity of several channel estimation techniques that are found in literature, and how they affect the reliability of the link in small indoor and large indoor/outdoor industrial cell settings. We give special attention to the border effect in the bandwidth, since this factor could affect performance remarkably in the context of 5G fragmented spectrum and, particularly, in the case of the URLLC service where small bandwidths are used for transmission. Alongside URLLC, we also study the performance of channel estimation techniques for eMBB service.

La quinta generazione (5G) delle reti mobili dovrebbe essere implementata oltre il 2020 con la nuove comunicazioni da macchina a macchina nelle due versioni: comunicazioni Massive Machine Type (mMTC) e Ultra-Reliable Low Latency Communication (URLLC). Per soddisfare i requisiti di questi servizi in aggiunta ai requisiti del servizio di banda larga mobile (eMBB), è necessario definire una tecnologia di accesso nuova (new radio, NR) per il 5G. Diverse forme d'onda multi-portante sono state studiate e discusse nei progetti internazionali e nella letteratura per trovare una forma d'onda idonea per la NR. In questa tesi, analizziamo aspetti di stima di canale per 5G basati su uno di questi candidati di forma d'onda NR, ovvero l’UFMC (Universally filtered Multi Carrier). Ci soffermeremo, in particolare, sul servizio URLLC. Considereremo uno scenario di riferimento di automazione in fabbrica in cui URLLC ha alcuni dei requisiti più rigorosi. In questo contesto, esamineremo le prestazioni e la complessità di diverse tecniche di stima del canale che si trovano nella letteratura e come influenzano l'affidabilità del collegamento in piccole celle industriali interne ed esterne. Faremo particolare attenzione agli effetti di bordo nella banda del segnale, dato che questo fattore potrebbe influenzare notevolmente le prestazioni nel contesto dello spettro frammentato di 5G e, in particolare, nel caso del servizio URLLC in cui vengono utilizzate larghezze di banda piccole per la trasmissione. Oltre all'URLLC, esamineremo anche le prestazioni delle tecniche di stima del canale per il servizio eMBB.

Channel estimation for 5G in industrial environment

BENCHEIKH LEHOCINE, CHOUAIB
2016/2017

Abstract

The fifth generation (5G) of mobile networks is expected to be deployed beyond 2020, featuring the new machine type communication with its two versions: Massive Machine Type communication (mMTC) and Ultra-Reliable Low Latency Communication (URLLC). To meet the requirements of these services alongside the requirements of extreme mobile broadband (eMBB) service, a New Radio (NR) access technology is to be defined for 5G. Several Multi carrier waveforms have been investigated and discussed in international projects and in the literature in order to find a suitable waveform for the NR. In this thesis, we analyze channel estimation aspects for 5G based on one of these NR’s waveform candidates, the Universally Filtered Multi Carrier (UFMC). Our focus is on the URLLC service. We consider a reference scenario of a factory automation in which URLLC has some of the most stringent requirements. In this context, we investigate the performance and complexity of several channel estimation techniques that are found in literature, and how they affect the reliability of the link in small indoor and large indoor/outdoor industrial cell settings. We give special attention to the border effect in the bandwidth, since this factor could affect performance remarkably in the context of 5G fragmented spectrum and, particularly, in the case of the URLLC service where small bandwidths are used for transmission. Alongside URLLC, we also study the performance of channel estimation techniques for eMBB service.
FERRARI, RICCARDO
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
3-ott-2017
2016/2017
La quinta generazione (5G) delle reti mobili dovrebbe essere implementata oltre il 2020 con la nuove comunicazioni da macchina a macchina nelle due versioni: comunicazioni Massive Machine Type (mMTC) e Ultra-Reliable Low Latency Communication (URLLC). Per soddisfare i requisiti di questi servizi in aggiunta ai requisiti del servizio di banda larga mobile (eMBB), è necessario definire una tecnologia di accesso nuova (new radio, NR) per il 5G. Diverse forme d'onda multi-portante sono state studiate e discusse nei progetti internazionali e nella letteratura per trovare una forma d'onda idonea per la NR. In questa tesi, analizziamo aspetti di stima di canale per 5G basati su uno di questi candidati di forma d'onda NR, ovvero l’UFMC (Universally filtered Multi Carrier). Ci soffermeremo, in particolare, sul servizio URLLC. Considereremo uno scenario di riferimento di automazione in fabbrica in cui URLLC ha alcuni dei requisiti più rigorosi. In questo contesto, esamineremo le prestazioni e la complessità di diverse tecniche di stima del canale che si trovano nella letteratura e come influenzano l'affidabilità del collegamento in piccole celle industriali interne ed esterne. Faremo particolare attenzione agli effetti di bordo nella banda del segnale, dato che questo fattore potrebbe influenzare notevolmente le prestazioni nel contesto dello spettro frammentato di 5G e, in particolare, nel caso del servizio URLLC in cui vengono utilizzate larghezze di banda piccole per la trasmissione. Oltre all'URLLC, esamineremo anche le prestazioni delle tecniche di stima del canale per il servizio eMBB.
Tesi di laurea Magistrale
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/135933