Cell measurement in 5g unlicensed spectrum

Abstract. The objective of the thesis is to implement a firmware for cell measurement in an unlicensed spectrum. As a part of the thesis, theory for downlink physical layer and resources are reported as they are related to the implementation. Also, a short introduction to New radio cell measurement in licensed and unlicensed spectrum are presented and the main differences between those radio access technologies are shown. The biggest differences, but also the most challenging parts between licensed and unlicensed spectrum measurements are Listen-before-talk and expanded quasi co-location assumption. Listen-before-talk is used to evaluate the state of the channel and expanding quasi co-location assumption to all synchronization blocks to make time shift possible for the block. The performance of the implementation was measured in two different ways. The first way was to track a data and a program memory usage behave. The second way was to measure a cycle usage to see how central processing unit load behave in comparison to New radio. The results show clearly that the data memory usage increases linearly as a function of the candidate locations. Also, the program memory size increases about 5%. The results of the program memory show that the implementation reuses a lot of the New radio code as this new access technology does not increase the size of the program memory much. This kind of the results can also be seen with the cycle usage measurements. When it was measured only one candidate location in the unlicensed spectrum, the cycle usage increases about 10% when comparing to the New radio. However, the cycle usage did not increase linearly when more candidate location was measured. It was observed that the more candidate locations were measured, the less one candidate location measurement consumes the cycles on average. The observation supports the conclusion that the implementation reuses a lot of New radio code and there is a lot of the common code.Solumittaus lisensoimattomilla 5G-taajuuksilla. Tiivistelmä. Tavoite opinnäytetyölle on toteuttaa laiteohjelmisto, joka suorittaa solumittausta lisensoimattomilla 5G-taajuuksilla. Osana opinnäytetyötä on esitetty teoriaa siltä osin kuin se on toteutuksen kannalta olennaista. Teoria käsittelee 5G-yhteyden alalinkin fyysisen kerroksen eri osia ja resursseja sekä solumittausta lisensoidulla ja lisensoimattomilla 5G-taajuuksilla kuin myös niiden eroja solumittauksessa. Suurimmat erot lisensoidulla ja lisensoimattomilla 5G-taajuuksien solumittauksissa, ja samalla myös pääasiallinen haaste syntyi kuuntele ennen puhetta -teknologiasta sekä näennäisen yhteissijoittamisen käsitteen laajentamisesta. Kuuntele ennen puhetta -teknologiaa käytetään kanavan tilan seurantaan. Näennäisen yhteissijoittamisen käsiteen laajentaminen mahdollistaa synkronisointi lohkon siirtämisen aikatasolla suhteessa muihin synkronisointi lohkoihin. Toteutuksen suoritustasoa mitataan kahdella eri tavalla. Ensimmäinen tapa on seurata muistin käyttäytymistä solumittauksessa sekä toteutuksesta syntyvää ohjelmistomuistin kasvua. Toinen tapa seurata suorituskykyä on mitata syklejä. Syklejä mittaamalla saadaan tietää kuinka paljon prosessori kuormittuu mittausten aikana. Tulokset osoittavat, että muistin kulutus solumittauksessa kasvaa lineaarisesti ehdokaspaikkojen funktiona. Myös ohjelmistomuistin koko kasvaa noin 5%. Ohjelmistomuistin kasvusta voidaan päätellä, että laiteohjelmisto uudelleenkäyttää paljon vanhaa lisensoidun taajuuden mittausohjelmistoa, jolloin uuden radiopääsytekniikan toteutus ei juurikaan nosta ohjelmiston kokoa. Saman kaltaisia tuloksia voidaa myös huomata syklien mittauksessa. Kun mitattiin yhden lisensoimattoman taajuuden ehdokaspaikan mittauksesta aiheutuvaa syklien kulutusta, huomattiin sen nousevan 10% verrattuna vastaavaan lisensoidun taajuuden mittaukseen. Kuitenkin, kun suoritettiin useamman ehdokaspaikan solumittaus, huomattiin, että syklimäärä itseasiassa laski per ehdospaikan mittaus. Tästä voidaan päätellä, että kaikki syklit eivät kertaudu jokaisessa ehdokaspaikan mittauksessa, vaan ohjelmisto sisältää paljon niin sanottua yleistä ohjelmistoa. Mitä enemmän ehdospaikkoja on mitattavana, sitä vähemmän yksi mittauspaikka maksaa