Implementación y simulaciones de forma de onda para 5G

La comunicación ha resultado imprescindible para el ser humano a lo largo de la historia. Desde la prehistoria hasta la actualidad, la comunicación ha jugado un papel muy importante en diversas áreas como por ejemplo el comercio, el ámbito militar, o la educación. Con el paso del tiempo aparecieron ciertos retos o dificultades como por ejemplo la necesidad de que la comunicación pueda darse cuando el emisor o el receptor estén en movimiento o que la comunicación se dé a grandes distancias. Esto provocó el desarrollo de sistemas de comunicaciones móviles basados en la comunicación vía radio. Debido al aumento del número de usuarios de teléfonos móviles surge la obligación de evolucionar los sistemas de comunicaciones para poder cubrir sus necesidades. Long Term Evolution (LTE) aparece como una opción para cumplir con dicha misión. LTE utiliza para su enlace de bajada la modulación Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) y para su enlace de subida la modulación Single-carrier FDMA (SC-FDMA). En este trabajo se van a realizar una implementación y una simulación de las modulaciones utilizadas en LTE además de Universal Filtered Multi-Carrier (UFMC), Single Carrier UFMC (SCUFMC) y una modulación derivada de OFDM, Masked OFDM o m-OFDM mediante la utilización de varios Universal Software Radio Peripheral (USRP) de National Instruments. Se van a utilizar dos USRPs: uno en transmisión y otro en recepción. Primero, lo que se realiza es una mejora a una implementación de las modulaciones OFDM y m-OFDM ya hecha. Dicha mejora consiste en utilizar el programa Openair Interface para enviar una señal en banda ancha añadiéndola a una señal en banda estrecha o Narrow Band (NB) generada mediante Labview y transmitida usando uno de los USRPs. Así, se consigue una modulación NarrowBand IOT (NB-IoT). De esta forma, se sustituye la banda ancha generada anteriormente mediante Labview y transmitida mediante otro USRP por una señal OFDM o m-OFDM generada con Openair. Posteriormente, se compararán los resultados obtenidos con ambas modulaciones. Para poder realizar esto, es necesario generar la arquitectura típica de LTE mediante Openair Interface en dos ordenadores y desplegar una red. Además, para comprobar la funcionalidad de esta red se va a conectar un dispositivo móvil mediante una tarjeta SIM grabada previamente y se va a comprobar que es posible el acceso a internet. Además de esto, se posibilita reducir el tamaño de las FFT/IFFT aplicadas lo que consigue aumentar la frecuencia de muestreo y, en consecuencia, el ancho de banda de las subportadoras. En cuanto a las modulaciones SC-FDMA, SC-UFMC y UFMC, se realiza la implementación del transmisor y se usa un USRP para transmitir dichas señales mediante Labview. Posteriormente, se hará una comparación entre dichas señales transmitidas en banda ancha con una señal en banda ancha OFDM, analizando las diferencias. A nivel de simulación, se aumenta a dos el número de modulaciones para modular los bits: 4- QAM y 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) y se realizarán simulaciones para OFDM, SC-FDMA, SC-UFMC y UFMC. Se van a analizar las prestaciones de las tres modulaciones para las distintas modulaciones de bits, así como el efecto de reducir el tamaño de las FFT/IFFT aplicadas en OFDM. Además, se van a explicar los principales bloques del código programado. Finalmente, se procederá a medir la Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) en el transmisor y la Bit Error Rate (BER) y la Symbol Error Rate (SER) en el receptor. En el primer caso se hará para las modulaciones OFDM, SC-FDMA y SC-UFMC, y en el segundo caso se hará para la mejora aplicada a OFDM y m-OFDM.Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicació