Optimization of Cartesian Feedback Loops for Wideband SDR Transmitters in 5G Mobile Networks

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorBoiko, J. M.
dc.contributor.authorPyatin, I. S.
dc.contributor.authorEromenko, O. I.
dc.contributor.authorKarpova, L. V.
dc.date.accessioned2026-04-10T10:48:28Z
dc.date.available2026-04-10T10:48:28Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractThe article investigates the application of the Cartesian Feedback (CF) loop for distortion compensation in wideband Software-defined radio (SDR) systems, specifically in the context of 5G mobile networks, which incorporate technologies such as Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) and support applications like the Internet of Things (IoT). The purpose of the research is to minimize nonlinear distortions, such as I/Q-imbalance and phase noise, through a combined analog-digital compensation approach that includes Digital Predistortion (DPD) and the use of a CF loop. In addition, the research aims to investigate how these distortions affect the error resilience of 5G systems, particularly in terms of Error Vector Magnitude (EVM) instability, using Signal-Code Constructions (SCC) based on Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check Code (QC-LDPC) and Polar Codes (P-C) with 256-Quadrature Amplitude Modulation (256-QAM). This dual focus enables a comprehensive analysis of both signal correction mechanisms and their impact on communication reliability. This allows for a significant reduction in computational costs and delays, which is crucial for practical applications in 5G and IoT systems. The object of the study is the effectiveness of the CF loop combined with DPD, analyzed through Simulink Matlab, with an evaluation of its impact on the EVM, Modulation Error Ratio (MER), and Bit Error Ratio (BER). As a result of the research, it is shown that the CF loop enhanced with DPD significantly improves signal quality by reducing EVM and enhancing spectral purity compared to traditional compensation methods such as digital equalization and predistortion.The subject of the research is the optimization of the CF loop for wideband SDR transmitters in 5G mobile networks, aiming to enhance efficiency, reduce latency, and ensure high-quality signal transmission in systems that employ technologies such as OFDM and support IoT applications. The proposed approach enhances the reliability and stability of data transmission in modern wireless networks, which is particularly relevant given the increasing demands for speed and quality of service. The results of this study may be beneficial for telecommunications equipment developers and engineers involved in implementing advanced technologies in the field of wireless communication.
dc.description.abstractotherУ статтi дослiджується застосування картезiанської петлi зворотного зв’язку (Cartesian Feedback, CF) для компенсацiї спотворень у широкосмугових системах радiозв’язку з програмно-конфiгурованою архiтектурою (Software-defined radio, SDR), зокрема в контекстi мобiльних мереж п’ятого поколiння (5G), якi включають технологiї ортогонального частотного мультиплексування (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing, OFDM) та пiдтримують застосування Iнтернету речей (Internet of Things, IoT). Метою дослiдження є мiнiмiзацiя нелiнiйних спотворень, таких як дисбаланс 𝐼/𝑄-складових i фазовий шум, за допомогою комбiнованого аналого-цифрового пiдходу до компенсацiї, який передбачає використання цифрового передспотворення (Digital Predistortion, DPD) у поєднаннi з петлею CF. Крiм того, у межах дослiдження проаналiзовано вплив цих спотворень на завадостiйкiсть систем 5G, зокрема на нестабiльнiсть величини вектора помилки (Error Vector Magnitude, EVM), iз застосуванням сигнальнокодових конструкцiй (Signal-Code Constructions, SCC), побудованих на основi квазiциклiчних кодiв з низькою щiльнiстю перевiрок парностi (Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check Code, QC-LDPC) та полярних кодiв при застосуваннi модуляцiї 256-QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Такий подвiйний акцент дає змогу всебiчно оцiнити як механiзми корекцiї сигналу, так i їхнiй вплив на надiйнiсть передавання iнформацiї. Запропонований пiдхiд дозволяє суттєво зменшити обчислювальнi витрати та затримки, що є критично важливим для практичного використання у системах 5G та додатках IoT. Об’єктом дослiдження є ефективнiсть петлi CF у поєднаннi з DPD, проаналiзована в середовищi Simulink Matlab iз врахуванням впливу на величину вектора помилки (EVM), коефiцiєнт похибки модуляцiї (Modulation Error Ratio, MER) та ймовiрнiсть бiтової помилки (Bit Error Ratio, BER). У результатi дослiдження показано, що петля CF у комбiнацiї з DPD суттєво покращує якiсть сигналу, зменшуючи EVM та пiдвищуючи спектральну чистоту порiвняно з традицiйними методами компенсацiї, такими як цифрова еквалiзацiя та передспотворення. Предметом дослiдження є оптимiзацiя петлi картезiанської петлi зворотного зв’язку для широкосмугових SDR-передавачiв у мобiльних мережах 5G з метою пiдвищення ефективностi, зменшення затримок та забезпечення високої якостi передавання сигналу в системах, що використовують технологiї OFDM i пiдтримують IoT-додатки. Запропонований пiдхiд пiдвищує надiйнiсть i стабiльнiсть передавання даних у сучасних бездротових мережах, що особливо актуально з огляду на зростаючi вимоги до швидкостi та якостi обслуговування. Результати дослiдження можуть бути корисними для розробникiв телекомунiкацiйного обладнання та iнженерiв, якi займаються впровадженням передових технологiй у сферi бездротового зв’язку
dc.format.pagerangeС. 27-42
dc.identifier.citationOptimization of Cartesian Feedback Loops for Wideband SDR Transmitters in 5G Mobile Networks / J. M. Boiko, I. S. Pyatin, O. I. Eromenko, L. V. Karpova // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2025. – Вип. 100. – С. 27-42. – Бібліогр.: 35 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/RADAP.2025.100.27-42
dc.identifier.orcid0000-0003-0603-7827
dc.identifier.orcid0000-0003-1898-6755
dc.identifier.orcid0000-0001-5110-3761
dc.identifier.orcid0000-0001-5015-2107
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/80091
dc.language.isoen
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 100, 2025
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subject5G
dc.subjectsoftware-defined radio
dc.subjecterror vector magnitude
dc.subjectCartesian feedback
dc.subjectdigital predistortion
dc.subjectquasi-cyclic LDPC
dc.subjectmodulation error ratio
dc.subjectorthogonal frequency-division multiplexing
dc.subjectinternet of things
dc.subjectпрограмно-конфiгуроване радiо (SDR)
dc.subjectвеличина вектору помилки (EVM)
dc.subjectкартезiанський зворотний зв’язок (CF)
dc.subjectцифрова передкорекцiя (DPD)
dc.subjectквазiциклiчнi коди низької щiльностi перевiрок на парнiсть (QC-LDPC)
dc.subjectкоефiцiєнт помилки модуляцiї (MER)
dc.subjectортогональне частотне мультиплексування (OFDM)
dc.subjectiнтернет речей (IoT)
dc.subject.udc621.396.969.1
dc.titleOptimization of Cartesian Feedback Loops for Wideband SDR Transmitters in 5G Mobile Networks
dc.title.alternativeОптимiзацiя картезiанської петлi зворотного зв’язку для систем широкосмугових SDR-передавачiв у мережах мобiльного зв’язку 5G
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
27-42.pdf
Розмір:
977.07 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 100