Performance evaluation of a 40 GHz broadband cellular system

• Main Author: Dinis, Manuel de Jesus Ferreira
• Publication Date: 2007
• Language: eng
• Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
• Download full: http://hdl.handle.net/10773/2222
• topic: Engenharia electrónica; Comunicações móveis; Redes de banda larga

O trabalho apresentado nesta tese enquadra-se na área das comunicações móveis celulares e tem subjacente a utilização de um protótipo de um sistema de comunicações móveis de banda larga desenvolvido no âmbito do projecto Europeu SAMBA. Este protótipo apresenta como principais características inovadoras as taxas de transmissão, a frequência de operação, a mobilidade e os protocolos de handover rádio. Inicialmente são descritos aspectos relacionados com a evolução das comunicações móveis ao longo do tempo e apresentados conceitos teóricos fundamentais para compreender o comportamento do canal rádio móvel e os mecanismos de propagação. São identificados os tipos de desvanecimento e descritos os vários parâmetros que permitem caracterizar o canal rádio. A descrição do impacto do desvanecimento e as formas de o mitigar são apresentadas para contextualizar o trabalho desenvolvido em termos da especificação do protótipo e as opções escolhidas. As características globais do protótipo são apresentadas o que inclui a descrição do interface rádio, da arquitectura, dos módulos de RF, dos módulos de processamento de banda base, protocolos e algoritmo de transferência rádio. O protótipo foi avaliado em vários cenários com diferentes características. No cenário exterior foi analisada uma rua urbana típica do tipo canyon. Em termos de configuração do sistema foram consideradas e analisadas várias alturas da Estação Base, anglos de inclinação das antenas, várias velocidades da Terminal Móvel, operação com e sem linha de vista e a penetração do sinal rádio em ruas transversais. No cenário interior foram realizados testes similares e medidas relativas às transferências que só foram executadas para este cenário por questões logísticas. Numa primeira abordagem foi analisada a cobertura oferecida por cada célula e posteriormente activada a funcionalidade de transferência. Foram também efectuados estudos com uma única Estação Base cobrindo toda a área. Em termos de caracterização do canal rádio em banda larga são apresentadas medidas da resposta impulsiva para dois cenários interiores e complementados por outros estudos via simulação utilizando uma ferramenta de ray tracing. Nas medidas foi utilizado um método de medição do canal no domínio da frequência. A relação entre o Espalhamento do Atraso e a Banda de Coerência em diferentes cenários foi analisada em detalhe e feita a verificação em termos da violação do limite teórico de Fleury. Como consequência dos tópicos abordados, esta tese apresenta um estudo abrangente de aspectos relacionados com o comportamento do canal rádio na faixa dos 40 GHz e a análise das opções técnicas do protótipo em termos do seu desempenho no âmbito dos sistemas de comunicações móveis 4G.