Дослідження та тестування особливостей функціонування мереж стандарту LTE
Автор: Собко Тарас Всеволодович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Апаратура радіозв'язку, радіомовлення і телебачення
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Мобільна система 4G Long Term Evolution (LTE) — це система зв’язку четвертого покоління, прийнята у всьому світі для забезпечення високошвидкісного з’єднання даних і високоякісних голосових дзвінків. З огляду на недавнє впровадження постачальниками послуг мобільного зв’язку, на відміну від GSM та UMTS, можна вважати, що LTE все ще знаходиться на ранній стадії, і тому багато наукових робіт все ще викликають великий інтерес серед міжнародного наукового співтовариства: оцінка продуктивності мережі, оптимізація мережі, вибіркове планування, управління перешкодами та співіснування з іншими системами зв’язку в неліцензійному діапазоні, методи оцінки впливу на людину електромагнітного випромінювання, по суті, залишаються відкритими питаннями. У цій роботі досліджуються методи, прийняті для підвищення продуктивності радіо LTE. Одним з найбільш поширених рішень, запропонованих стандартом, є впровадження методів MIMO, і протягом кількох років, щоб подолати дефіцит спектру, оператори мереж LTE розвантажать трафік даних, отримавши доступ до неліцензійної частоти 5 ГГц. Наше дослідження стосується оцінки стандарту 3GPP за найкращим сценарієм реального тестування для оцінки поведінки та продуктивності мережі. У розділ 1 проведено аналіз архітектури ДЕУ, методів управління ресурсами та якістю обслуговування. Розглянуто основні методи до забезпечення високої швидкості передавання даних для користувачів мережі технології LTE з метою гарантування необхідної якості обслуговування. Здійснено опис режимів передавання, що використовуються у низхідному каналі, для станцій користувачів – особливості передавання інформації між фізичним і канальним рівнями. У розділ 2 встановлено, що багатоантенні методи прийому та передачі на eNodeB та UE в LTE грають вирішальну роль у досягненні високої продуктивності, запропонованої LTE. Фактично, MIMO дає радіосистемам можливість досягти більш високої продуктивності за рахунок використання кількох антен як на передавачі, так і на приймачах. Починаючи з версії 10 LTE може реалізувати до восьми антен у низхідному каналі. У розділі 3 були розглянуті питання продуктивності, що виникають при співіснуванні Wi-Fi і LTE в діапазонах, що не ліцензуються. Ця тема останнім часом викликає великий інтерес як з боку дослідницької спільноти, так і з боку органів стандартизації. Тому спочатку ми описали основні методи, що використовуються в запропонованих на сьогоднішній день підходах - Listen Before Talk (LBT) і Almost Blank Subframe (ABS). Потім ми представили рішення, які розробляють органи стандартизації: LTE-U, LAA та MuLTEfire. Проведеного огляд пропозицій, що з’явилися в літературі до теперішнього часу. У розділі 4 запропоновано методику тестування ефективності функціонування мережі LTE з точки зору кінцевого користувача. За допомогою вимірювального пристрою на базі смартфона мережа перевіряється зміна основних параметрів LTE, що відповідають за якість звязку. Насправді, продуктивність у реальному тестовому сценарії є досить низькою в порівнянні з попередніми версіями 3GPP. Адаптивна модуляція та кодування, прийняті в LTE, реалізовані чітко відповідно до стандарту, оскільки ми можемо визначити середній CQI, який використовується з різним порядком модуляції. Проведено оцінку якості перегляду відеопотоків в залежності від зміни CQI. Мета роботи – дослідження основних особливостей функціонування мобільних мереж стандарту LTE шляхом проведення реальних експериментів. Об’єкт дослідження – процес функціонування LTE мереж у тому числі в умовах інтеграції з неліцензійним спектром. Предмет дослідження – методи дослідження та тестування мереж мобільного зв’язку 4G. Ключові слова: LTE; MIMO; SINR; пропускна здатність; якість зв’язку; Wi-Fi. Література [1] A. Ghosh, J. Zhang, J. G. Andrews, and R. Muhamed, Fundamentals of LTE. Pearson Education, 2010. [2] N. Wei, A. Pokhariyal, T. B. Sorensen, T. E. Kolding, and P. E. Mogensen, “Perfor- mance of spatial division multiplexing mimo with frequency domain packet scheduling: From theory to practice,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 26, no. 6, pp. 890–900, August 2008. [3] P. Kyosti, P. Kemppainen, and T. Jamsa, “Radio channel measurements in live LTE networks for MIMO Over-the-Air emulation,” in 8th Eur. Conf. Antennas Propag. (EuCAP 2014). IEEE, apr 2014, pp. 3679–3683. [4] A. Kalachikov and N. S. Shelkunov, “Channel parameters and capacity measurement of MIMO LTE wireless channel,” in 2014 12th Int. Conf. Actual Probl. Electron. Instrum. Eng. IEEE, oct 2014, pp. 349–351. [5] L. Angrisani, N. Pasquino, R. Schiano Lo Moriello, and M. Vadursi, “Facing synchronization problems in MIMO measurement systems,” in 2011 IEEE Int. Instrum. Meas. Technol. Conf. IEEE, may 2011.