STRATEGIE DI ALLOCAZIONE DELLE RISORSE IN TRASMISSIONI MULTIPORTANTE A PACCHETTO E CODIFICATE PER RETI WIRELESS 4G-5G

Alta trasmissione dati, vasta area di copertura, alta Quality of Service (QoS) e l’uso efficiente delle risorse di trasmissione sono le principali sfide che devono essere affrontate nella attuale comunicazioni wireless Forth Generation (4G) e soprattutto nella prossima Fifth Generation (5G). La ricerca scientifica ha dimostrato che la tecnica Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM), schemi di codifica avanzate come Bit-Interleaved Coded (BIC), meccanismi di Resource Allocation (RA), Heterogeneous Network (HetNet), tecniche di relay e Cognitive Radio (CR) possono aumentare la trasmissione dati, la copertura radio e l’efficienza spettrale nei sistemi wireless 4G. In parallelo con il lavoro di ricerca nell’ambito 4G, la ricerca e l’industria stanno indirizzando i loro sforzi per fornire nuove soluzioni tecnologiche nell’ambito 5G, infatti una pre-standardizzazione é prevista per il 2020. Nel contesto 5G, l’OFDM potrebbe non essere sempre adatto, soprattutto per quelle applicazioni dove sono strettamente necessari risparmio energetico e latenza “ultra bassa”. Infatti, l’OFDM é caratterizzato da algoritmi di sincronizzazione molto complessi per preservare l’ortogonalitá del segnale e inoltre considera la presenza di un prefisso ciclico nel segnale trasmesso. Questi fattori degradano l’efficienza energetica e aumentano la latenza. Inoltre, elevati livelli di lobi laterali rendono l’OFDM sensibile alle interferenze in caso di spectrum sharing. Di conseguenza, lo studio di nuove forme d’onda per l’interfaccia di accesso radio é una delle sfide principali da affrontare. Uno delle piú promettenti forme d’onda 5G é la Universal Filtered MultiCarrier (UFMC). La modulazione UFMC é in grado di migliorare la robustezza a errori di sincronismo nel tempo e in frequenza, di incrementare l’efficienza spettrale e di ridurre le emissioni fuori banda senza perdere i vantaggi della classica modulazione OFDM. Questa tesi presenta nuove tecniche di RA per sistemi a trasmissione di pacchetti OFDM e UFMC, considerando diversi scenari applicativi: CR, comunicazioni multihop, HetNet e Internet of Thing (IoT). Sulla base di diverse Channel State Information (CSI), le soluzioni di RA presentate hanno lo scopo di allocare la potenza sulle varie sottoportanti del sistema di trasmissione e di selezionare una modulazione e codifica, con lo scopo di massimizzare la metrica del Goodput (GP), definita come il numero di bit di informazione forniti in pacchetti senza errori nell’unitá di tempo.