Contribution to the optimization of radio resources sharing in lte5g networks

Abstract

The fifth generation (5G) of wireless networks supports multi-numerology operation, enabling different subcarrier spacings (SCS) to coexist for diverse services like eMBB, URLLC, and mMTC. However, this flexibility breaks OFDM orthogonality, causing inter-numerology interference (INI) that degrades performance—especially without guard bands or under high-order modulations. This thesis examines INI in downlink dual-numerology OFDM systems and proposes a two-stage mitigation method: (1) time-domain resampling to align OFDM symbols, and (2) a high-order FIR high-pass filter to suppress out-of-band (OOB) emissions from the higher-SCS numerology. The approach is implemented in MATLAB using a 3GPP-compliant framework. Performance is evaluated from QPSK to 256-QAM using BER, EVM, SINR, and SE. Results show time alignment suffices for lower-order modulations, while FIR filtering is crucial at higher orders. Operating without guard bands improves spectral efficiency, with minor distortion to the filtered signal. Overall, the proposed method achieves effective INI mitigation without complex cancellation or channel knowledge, offering a practical solution for real-time 5G applications. La cinquième génération (5G) des réseaux sans fil prend en charge le fonctionnement multi-numérologie, permettant la coexistence de différents espacements de sous-porteuses (SCS) pour répondre à divers services comme l’eMBB, l’URLLC et le mMTC. Cependant, cette flexibilité compromet l’orthogonalité de l’OFDM, entraînant des interférences inter-numérologies (INI) qui dégradent les performances, notamment sans bandes de garde ou avec des modulations d’ordre élevé. Cette thèse étudie l’INI dans les systèmes OFDM à double numérologie en liaison descendante et propose une méthode de réduction en deux étapes : (1) un rééchantillonnage temporel pour aligner les symboles OFDM, et (2) un filtre passe-haut FIR d’ordre élevé pour atténuer les émissions hors bande (OOB) de la numérologie à SCS plus élevé. La méthodologie est implémentée sous MATLAB selon une simulation conforme au 3GPP. Les performances sont évaluées de la QPSK à la 256-QAM à l’aide des indicateurs BER, EVM, SINR et efficacité spectrale. Les résultats montrent que l’alignement temporel suffit pour les modulations faibles, tandis que le filtrage FIR est crucial pour préserver l’exactitude à haut ordre. L’absence de bandes de garde améliore l’efficacité spectrale, au prix d’une légère distorsion sur la numérologie filtrée. Dans l’ensemble, la méthode proposée permet une atténuation efficace de l’INI sans annulation itérative ni connaissance du canal, offrant une solution pratique pour les applications 5G en temps réel.