На сегодняшний день актуально стоит вопрос о внедрении новых систем связи пятого поколения. Начало стандартизации сетей 5G положил семинар 3GPP, прошедший в сентябре 2015 года в США, где были определены планы по подготовке спецификаций.
Стандарт мобильной связи пятого поколения (5G) - это новый этап развития технологий, который призван расширить возможности доступа в Интернет через сети радиодоступа.
5G отличается от предыдущего поколения сверх-широкополосным мобильным доступом (enhanced Mobile Broadband, eMBB), ультранадежной связью с низкими задержками (Ultra-Reliable and Low Latency Communications, URLLC), массовым подключением различных датчиков и устройств из мира «Интернета вещей» (massive Machine Type Communications, mMTC).
Рекомендация 3GPP TR 38.913 определяет следующие ключевые показатели сетей 5G:
• пиковая скорость передачи данных по нисходящей линии
(Downlink) 20 Гбит/с;
• пиковая скорость передачи данных по восходящей линии
(Uplink) 10 Гбит/с;
• минимальная задержка в подсистеме радиодоступа для сервисов URLLC - 0,5 мс, для сервисов eMBB - 4 мс;
• максимальная плотность подключенных к сети в городских условиях устройств из мира «Интернета вещей» - 1 000 000 устройств/км2;
• автономная работа устройств из мира «Интернета вещей» без подзарядки аккумулятора в течение 10 лет;
• поддержка мобильности при максимальной скорости передвижения объектов 500 км/ч.
Внедрение технологий 5G NR требует разработки, верификации и настройки огромной номенклатуры новых радиоустройств, что, в свою очередь, обуславливает необходимость в разработке специализированной измерительной аппаратуры.
Работа выполнена в рамках гранта Правительства РФ «Разработка программно-аппаратного комплекса для формирования тестовых сигналов стандарта 5G NR».
Алгоритмы полярного кодирования входят в разработанные 3GPP стандарты для помехоустойчивого кодирования каналов систем связи 5G NR Целью данной работы является программная реализация процедур полярного кодирования для физического уровня в соответствии с разработанными стандартами 3GPP на языке C++ в среде разработки Qt.
Отчет состоит из введения, трех разделов, заключения и двух приложений.
Первый раздел посвящен общему описанию модели физического уровня 5G NR, включающему этапы обработки и передачи информации от базовой станции к абоненту и наоборот.
Во втором разделе вводятся основные понятия помехоустойчивого кодирования, а также приводится краткое изложение теории полярного кодирования.
Третий раздел содержит описание базовых процедур для реализации кодирования канала в системах 5G NR полярными кодами.
Четвертый раздел содержит описание методики проведения численного эксперимента.
В заключении подводятся итоги.
По итогам выполнения работы были получены следующие основные результаты:
1. Изучены языки программирования C++ и Matlab, а также получены навыки работы в среде разработки Qt
2. Выполнена программная реализация методов и алгоритмов, реализующих полярное кодирование информации; программа написана на языке C++ в среде разработки Qt и реализует все процедуры кодирования информации, регламентированные стандартами 5G NR
2. В численном эксперименте полностью подтверждена работоспособность созданного программного обеспечения
3. Исследована исправляющая способность полярного кода в зависимости от его избыточности; показано, что изменение избыточности кода наиболее эффективно сказывается на его исправляющей способности только N/K < 3, где N - длина закодированного сообщения, К - количество информационных бит.
