Path Loss Model with Antenna Height Dependency under Indoor Stair Environment

A novel, receiving antenna-height-dependent path loss model under indoor stair environment is presented. The effect of a cross-beam in the stairs is also considered. The proposed model can be applied to describe both of the line-of-sight (LOS) and the non-LOS (NLOS) cases. By using least square criterion, the parameters of proposed model are extracted. Finally, using the maximum likelihood estimation, the precision of the proposed model is evaluated by the standard deviation of shadowing

Performance Analysis of Carrier-Aggregated Multi-Antenna 4×4 MIMO LTE-A Fronthaul by Spatial Multiplexing on Multicore Fiber

© 2018 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permissíon from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertisíng or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.[EN] In this paper,we experimentally propose and evaluate the performance of multiantenna LTE-Advanced (LTE-A) systems implementing multiple-input-multiple-output (MIMO) space división multiplexing on multicore fiber, compared to single-antenna single-antenna system (SISO) transmissions. Fully standard 3GPP LTE-A cellular signals are transmitted with MIMO and carrier aggregation in radio-over-fiber over a four-core fiber in different configurations. The processing capabilities of in-built 3GPP MIMO processing are evaluated experimentally in two-antenna and four-antenna LTE-A configurations and compared with single-antenna SISO performance. The robustness of 3GPP MIMO processing is analyzed over different optical paths in a four-core fiber and the optical power margin available between the four optical paths is calculated for each configuration. Finally, the transmission performance of carrier-aggregated LTE-A signals is evaluated in the four-antenna system implementing 4×4 MIMO spatial multiplexing with different carrier separation and center frequency configurations, including regulated cellular frequencies of frequency division duplex bands 7 and 20.This work was supported in part by Spain National Plan MINECO/FEDER UE TEC2015-70858-C2-1-R XCORE and RTC-2014-2232-3 HIDRASENSE. The work of M. Morant was supported by UPV postdoc PAID-10-16 Program.Morant, M.; Llorente, R. (2018). Performance Analysis of Carrier-Aggregated Multi-Antenna 4×4 MIMO LTE-A Fronthaul by Spatial Multiplexing on Multicore Fiber. Journal of Lightwave Technology. 36(2):594-600. https://doi.org/10.1109/JLT.2017.2786582S59460036

Single Radio-over-Fiber Link and RF Chain-based 60GHz Multi-beam Transmission

An efficient multi-user transmission scheme at 60 GHz using a single-feed Leaky Wave Antenna (LWA) and hence requiring only a single Radio-over-Fiber link and single RF chain is presented. A Subcarrier Multiplexed (SCM) signal carrying the different users' data is transported over 2.2km of optical fiber and then upconverted to the 60 GHz band for transmission to multiple spatially separated users through the beam steering characteristics of the LWA. An overall sum data rate, the combined rate from all users, of 10.6 Gb/s using 16-QAM modulation serving 10 users over a transmission bandwidth of 3.05 GHz or 20 users with QPSK over 6.1 GHz span, is achieved experimentally. The theoretical sum data rates for 6.1 GHz bandwidth for different numbers of users are calculated, considering the SNR degradation due to the angularly dispersed LWA beam, showing that data rates over 30 Gb/s can be obtained. Finally, a system design that improves coverage and spectrum efficiency through operating multiple LWAs with a single RF chain is demonstrated

Otimização do fronthaul ótico para redes de acesso de rádio (baseadas) em computação em nuvem (CC-RANs)

Doutoramento conjunto (MAP-Tele) em Engenharia Eletrotécnica/TelecomunicaçõesA proliferação de diversos tipos de dispositivos moveis, aplicações e serviços com grande necessidade de largura de banda têm contribuído para o aumento de ligações de banda larga e ao aumento do volume de trafego das redes de telecomunicações moveis. Este aumento exponencial tem posto uma enorme pressão nos mobile operadores de redes móveis (MNOs). Um dos aspetos principais deste recente desenvolvimento, é a necessidade que as redes têm de oferecer baixa complexidade nas ligações, como também baixo consumo energético, muito baixa latência e ao mesmo tempo uma grande capacidade por baixo usto. De maneira a resolver estas questões, os MNOs têm focado a sua atenção na redes de acesso por rádio em nuvem (C-RAN) principalmente devido aos seus benefícios em termos de otimização de performance e relação qualidade preço. O standard para a distribuição de sinais sem fios por um fronthaul C-RAN é o common public radio interface (CPRI). No entanto, ligações óticas baseadas em interfaces CPRI necessitam de uma grande largura de banda. Estes requerimentos podem também ser atingidos com uma implementação em ligação free space optical (FSO) que é um sistema ótico que usa comunicação sem fios. O FSO tem sido uma alternativa muito apelativa aos sistemas de comunicação rádio (RF) pois combinam a flexibilidade e mobilidade das redes RF ao mesmo tempo que permitem a elevada largura de banda permitida pelo sistema ótico. No entanto, as ligações FSO são suscetíveis a alterações atmosféricas que podem prejudicar o desempenho do sistema de comunicação. Estas limitações têm evitado o FSO de ser tornar uma excelente solução para o fronthaul. Uma caracterização precisa do canal e tecnologias mais avançadas são então necessárias para uma implementação pratica de ligações FSO. Nesta tese, vamos estudar uma implementação eficiente para fronthaul baseada em tecnologia á rádio-sobre-FSO (RoFSO). Propomos expressões em forma fechada para mitigação das perdas de propagação e para a estimação da capacidade do canal de maneira a aliviar a complexidade do sistema de comunicação. Simulações numéricas são também apresentadas para formatos de modulação adaptativas. São também considerados esquemas como um sistema hibrido RF/FSO e tecnologias de transmissão apoiadas por retransmissores que ajudam a alivar os requerimentos impostos por um backhaul/fronthaul de C-RAN. Os modelos propostos não só reduzem o esforço computacional, como também têm outros méritos, tais como, uma elevada precisão na estimação do canal e desempenho, baixo requisitos na capacidade de memória e uma rápida e estável operação comparativamente com o estado da arte em sistemas analíticos (PON)-FSO. Este sistema é implementado num recetor em tempo real que é emulado através de uma field-programmable gate array (FPGA) comercial. Permitindo assim um sistema aberto, interoperabilidade, portabilidade e também obedecer a standards de software aberto. Os esquemas híbridos têm a habilidade de suportar diferentes aplicações, serviços e múltiplos operadores a partilharem a mesma infraestrutura de fibra ótica.The proliferation of different mobile devices, bandwidth-intensive applications and services contribute to the increase in the broadband connections and the volume of traffic on the mobile networks. This exponential growth has put considerable pressure on the mobile network operators (MNOs). In principal, there is a need for networks that not only offer low-complexity, low-energy consumption, and extremely low-latency but also high-capacity at relatively low cost. In order to address the demand, MNOs have given significant attention to the cloud radio access network (C-RAN) due to its beneficial features in terms of performance optimization and cost-effectiveness. The de facto standard for distributing wireless signal over the C-RAN fronthaul is the common public radio interface (CPRI). However, optical links based on CPRI interfaces requires large bandwidth. Also, the aforementioned requirements can be realized with the implementation of free space optical (FSO) link, which is an optical wireless system. The FSO is an appealing alternative to the radio frequency (RF) communication system that combines the flexibility and mobility offered by the RF networks with the high-data rates provided by the optical systems. However, the FSO links are susceptible to atmospheric impairments which eventually hinder the system performance. Consequently, these limitations prevent FSO from being an efficient standalone fronthaul solution. So, precise channel characterizations and advanced technologies are required for practical FSO link deployment and operation. In this thesis, we study an efficient fronthaul implementation that is based on radio-on-FSO (RoFSO) technologies. We propose closedform expressions for fading-mitigation and for the estimation of channel capacity so as to alleviate the system complexity. Numerical simulations are presented for adaptive modulation scheme using advanced modulation formats. We also consider schemes like hybrid RF/FSO and relay-assisted transmission technologies that can help in alleviating the stringent requirements by the C-RAN backhaul/fronthaul. The propose models not only reduce the computational requirements/efforts, but also have a number of diverse merits such as high-accuracy, low-memory requirements, fast and stable operation compared to the current state-of-the-art analytical based approaches. In addition to the FSO channel characterization, we present a proof-of-concept experiment in which we study the transmission capabilities of a hybrid passive optical network (PON)-FSO system. This is implemented with the real-time receiver that is emulated by a commercial field-programmable gate array (FPGA). This helps in facilitating an open system and hence enables interoperability, portability, and open software standards. The hybrid schemes have the ability to support different applications, services, and multiple operators over a shared optical fiber infrastructure