EVEREST IST - 2002 - 00185 : D23 : final report

Deliverable públic del projecte europeu EVERESTThis deliverable constitutes the final report of the project IST-2002-001858 EVEREST. After its successful completion, the project presents this document that firstly summarizes the context, goal and the approach objective of the project. Then it presents a concise summary of the major goals and results, as well as highlights the most valuable lessons derived form the project work. A list of deliverables and publications is included in the annex.Postprint (published version

Final report on the evaluation of RRM/CRRM algorithms

Deliverable public del projecte EVERESTThis deliverable provides a definition and a complete evaluation of the RRM/CRRM algorithms selected in D11 and D15, and evolved and refined on an iterative process. The evaluation will be carried out by means of simulations using the simulators provided at D07, and D14.Preprin

A wave pipeline-based WCDMA multipath searcher for a high speed operation

The multiplexing technique of the Wideband-Code Division Multiple Access (WCDMA) is widely applied in the third generation (3G) of cellular systems. The WCDMA uses scrambling codes to differentiate the mobile terminals. In a channel, multipaths may occur when the transmitted signal is reflected from objects in the receiver's environment, so that multiple copies of the signal arrive at the antenna at different moments. Thus, a wideband signal may suffer frequency selective fading due to the multipath propagations. A Rake receiver is often used to combine the energies received on different paths, and a multipath searcher is needed to identify the multipath components and their associated delays. Correlating some shifted versions of the scrambling code with an incoming signal results in energy peaks at the multipath locations, when the locally generated scrambling sequence is aligned with the scrambling sequence of the incoming signal. A path acquisition in such a process requires a speed of millions of Multiply-Accumulate (MAC) cycles per second. The performances of the multipath searcher are mainly determined by the resolution and the acquisition time, which are often limited by the operation speed of the hardware resources. This thesis presents the design of a multipath searcher with a high resolution and a short acquisition time. The design consists of two aspects. The first aspect is of the searching algorithm. It is based on a double-dwell algorithm and a verification stage is introduced to lower the rate of false alarms. The second aspect in the design is the circuit of the searcher. This circuit is expected to operate at the chip rate of 3.84 MHz and the search period is chosen to be equal to the time interval of 5 slots, which requires a high operation speed of the computation units employed in the circuit. Moreover, in order to reduce the circuit complexity, only one Complex Multiplier-Accumulator (CMAC), instead of several ones in many existing searcher circuits, is employed to perform all the computation tasks without extending the search period, which make the computation time in the circuit more critical. Aiming at this challenge of the high speed requirement, a structure of the CMAC cell is designed with the technique of the wave pipeline, which permits the signal propagation through the circuit stages without constraints of clocks. For a good use of this technique, the circuit blocks are made to have equalized delay, by means of pass transistor logic cells, and by keeping such a delay short, the total computation time of the CMAC can be made within the required time limit of the searching. A complete circuit of the CMAC has been developed. It has two versions, with the Normal Process Complementary Pass Logic (NPCPL) and the Complementary Pass-Logic Transmission-Gates (CPL-TG), respectively. The structures of the arithmetic units have been chosen carefully so that the fan-in/fan-out constraints of the NPCPL and the CPL-TG logics are taken into consideration. The results of the simulation with a 0.18 om models have shown that this wave pipelined CMAC can process four inputs of 8 bits at a rate of 830 Mb/s. In order to evaluate the effectiveness of the searching algorithm, a Matlab simulation of the searcher circuit has been conducted. It has been observed that the proposed multipath searcher can lead to low probabilities of misdetection and false alarm for the test cases recommended by the 3 rd Generation Partnership Project (3GPP) standard. A test chip of the CMAC circuit has been fabricated in a CMOS 0.18 om technology process. The circuit is currently under test

Study of strategies of selection of the transmission format for the uplink in systems WCDMA

UMTS was born with the objective to improve on the limitations of the second generation mobile, being able to offer multimedia services. It was created to provide multimedia service that requires higher bit rates. UMTS appears because there were new burst‟s services. The physical layer of UMTS is based on the acces technique by WCDMA broadband code division. The WCDMA access networks provide an inherent flexibility in the third generation mobile multimedia services. The radio interface capacity optimization is done with algorithms of Radio Resources, which consider the levels of interference in the system. These algorithms are the congestion control, the admission control, the power control, the suitable transport format management and handover management. In order to be able to understand the Radio Resources Management in UMTS this project has been structured so that in the first chapter it is explained briefly what UMTS is, next, in the second chapter there is an introduction to the WCDMA access technique. In chapter 3 we were centered in the Radio Resources Management, having explained most precise. The next chapter shows the cell coverage study, and the new algorithm implemented in this project. In chapter 5, the system simulator used is explained. And before the conclusions, are the results chapter, explaining the difference of doing the new algorithm or not. Basically, this work consists on the study of the Radio Resources Management and the simulations results with the objective to evaluate the cell coverage study realized in chapter 3. In order to make this task, it had not to consider no type of environmental considerations, because this project is an theoretical work. A possible environmental study in this subject could be given, if the possible electromagnetic waves about the antennas of mobile telephony or the batteries of the terminals, the materials used in the manufacture, etc. will be.The proposed PFC is in the framework of Radio Resources Management and Quality of Service (QoS) for CDMA based radio access networks (such as UMTS). One of the fundamental facts of these systems is to provide different types of multimedia services in order to guarantee certain quality requirements in the connections. The Radio Resources Management strategies (RRM) are in charge of controlling the different radio network parameters so guaranteeing the quality required to the connections and making a use efficient of the resources available. For the case of the uplink, it is very important to determine the format of transmission of the users, i.e., the rate of transmission that the user will have at every moment. The main objective of this PFC is to propose and to evaluate different strategies of user transmision format allocation in order to optimize the trade-off between the delay and the level of interferences that is added to the system. A simulator programed in C is available. This simulator models a real WCDMA system.With this simulator is possible to analyze the power condition, which is important for our study in this project. The study of this algorithm demonstrates how the user bit rate affects in the cell. By controlling the maximum power of each user, we can know if there are cell coverage problems. The analyses show the differences of having droppings or not with the new algorithm and the delay variation

Cost based optimization for strategic mobile radio access network planning using metaheuristics

La evolución experimentada por las comunicaciones móviles a lo largo de las últimas décadas ha sido motivada por dos factores principales: el surgimiento de nuevas aplicaciones y necesidades por parte del usuario, así como los avances tecnológicos. Los servicios ofrecidos para términales móviles han evolucionado desde el clásico servicio de voz y mensajes cortos (SMS), a servicios más atractivos y por lo tanto con una rápida aceptación por parte de usuario final como, video telephony, video streaming, online gaming, and the internet broadband access (MBAS). Todos estos nuevos servicios se han convertido en una realidad gracias a los avances técnologicos, avances tales como nuevas técnicas de acceso al medio compartido, nuevos esquemas de codificiación y modulación de la información intercambiada, sistemas de transmisión y recepción basados en múltiples antenas (MIMO), etc. Un aspecto importante en esta evolución fue la liberación del sector a principios de los años 90, donde la función reguladora llevado a cabo por las autoridades regulatorias nacionales (NRA) se ha antojado fundamental. Uno de los principales problemas tratados por la NRA espcífica de cada nación es la determinación de los costes por servicios mayoristas, esto es los servicios entre operadores de servicios móvilles, entre los que cabe destacar el coste por terminación de llamada o de inteconexión. El servicio de interconexión hace posible la comunicación de usuarios de diferente operadores, así como el acceso a la totalidad de servicios, incluso a aquellos no prestados por un operador en concreto gracias al uso de una red perteneciente a otro operador, por parte de todos los usuarios. El objetivo principal de esta tesis es la minimización de los costes de inversión en equipamiento de red, lo cual repercute en el establecimiento de las tarifas de interconexión como se verá a lo largo de este trabajo. La consecución de dicho objetivo se divide en dos partes: en primer lugar, el desarrollo de un conjunto de algoritmos para el dimesionado óptimo de una red de acceso radio (RAN) para un sistema de comunicaciones móvilles. En segundo lugar, el diseño y aplicación de algoritmos de optimización para la distribución óptima de los servicios sobre el conjunto de tecnologías móviles existentes (OSDP). El modulo de diseño de red proporciona cuatro algoritmos diferenciados encargados del dimensionado y planificación de la red de acceso móvil. Estos algoritmos se aplican en un entorno multi-tecnología, considerando sistemas de segunda (2G), tercera (3G) y cuarta (4G) generación, multi-usuario, teniendo en cuenta diferentes perfiles de usuarios con su respectiva carga de tráfico, y multo-servicio, incluyendo voz, servicios de datos de baja velocidad (64-144 Kbps), y acceso a internet de banda ancha móvil. La segunda parte de la tesis se encarga de distribuir de una manera óptima el conjunto de servicios sobre las tecnologías a desplegar. El objetivo de esta parte es hacer un uso eficiente de las tecnologías existentes reduciendo los costes de inversión en equipamiento de red. Esto es posible gracias a las diferencias tecnológicas existente entre los diferentes sistemas móviles, que hacen que los sistemas de segunda generación sean adecuados para proporcionar el servicio de voz y mensajería corta, mientras que redes de tercera generación muestran un mejor rendimiento en la transmisión de servicios de datos. Por último, el servicio de banda ancha móvil es nativo de redes de última generadón, como High Speed Data Acces (HSPA) y 4G. Ambos módulos han sido aplicados a un extenso conjunto de experimentos para el desarrollo de análisis tecno-económicos tales como el estudio del rendimiento de las tecnologías de HSPA y 4G para la prestación del servicio de banda ancha móvil, así como el análisis de escenarios reales de despliegue para redes 4G que tendrán lugar a partir del próximo año coinicidiendo con la licitación de las frecuencias en la banda de 800 MHz. Así mismo, se ha llevado a cabo un estudio sobre el despliegue de redes de 4G en las bandas de 800 MHz, 1800 MHz y 2600 MHz, comparando los costes de inversión obtenidos tras la optimización. En todos los casos se ha demostrado la mejora, en términos de costes de inversión, obtenida tras la aplicación de ambos módulos, posibilitando una reducción en la determinación de los costes de provisión de servicios. Los estudios realizados en esta tesis se centran en la nación de España, sin embargo todos los algoritmos implementados son aplicables a cualquier otro país europeo, prueba de ello es que los algoritmos de diseño de red han sido utilizados en diversos proyectos de regulación

Cost based optimization for strategic mobile radio access network planning using metaheuristics

La evolución experimentada por las comunicaciones móviles a lo largo de las últimas décadas ha sido motivada por dos factores principales: el surgimiento de nuevas aplicaciones y necesidades por parte del usuario, así como los avances tecnológicos. Los servicios ofrecidos para términales móviles han evolucionado desde el clásico servicio de voz y mensajes cortos (SMS), a servicios más atractivos y por lo tanto con una rápida aceptación por parte de usuario final como, video telephony, video streaming, online gaming, and the internet broadband access (MBAS). Todos estos nuevos servicios se han convertido en una realidad gracias a los avances técnologicos, avances tales como nuevas técnicas de acceso al medio compartido, nuevos esquemas de codificiación y modulación de la información intercambiada, sistemas de transmisión y recepción basados en múltiples antenas (MIMO), etc. Un aspecto importante en esta evolución fue la liberación del sector a principios de los años 90, donde la función reguladora llevado a cabo por las autoridades regulatorias nacionales (NRA) se ha antojado fundamental. Uno de los principales problemas tratados por la NRA espcífica de cada nación es la determinación de los costes por servicios mayoristas, esto es los servicios entre operadores de servicios móvilles, entre los que cabe destacar el coste por terminación de llamada o de inteconexión. El servicio de interconexión hace posible la comunicación de usuarios de diferente operadores, así como el acceso a la totalidad de servicios, incluso a aquellos no prestados por un operador en concreto gracias al uso de una red perteneciente a otro operador, por parte de todos los usuarios. El objetivo principal de esta tesis es la minimización de los costes de inversión en equipamiento de red, lo cual repercute en el establecimiento de las tarifas de interconexión como se verá a lo largo de este trabajo. La consecución de dicho objetivo se divide en dos partes: en primer lugar, el desarrollo de un conjunto de algoritmos para el dimesionado óptimo de una red de acceso radio (RAN) para un sistema de comunicaciones móvilles. En segundo lugar, el diseño y aplicación de algoritmos de optimización para la distribución óptima de los servicios sobre el conjunto de tecnologías móviles existentes (OSDP). El modulo de diseño de red proporciona cuatro algoritmos diferenciados encargados del dimensionado y planificación de la red de acceso móvil. Estos algoritmos se aplican en un entorno multi-tecnología, considerando sistemas de segunda (2G), tercera (3G) y cuarta (4G) generación, multi-usuario, teniendo en cuenta diferentes perfiles de usuarios con su respectiva carga de tráfico, y multo-servicio, incluyendo voz, servicios de datos de baja velocidad (64-144 Kbps), y acceso a internet de banda ancha móvil. La segunda parte de la tesis se encarga de distribuir de una manera óptima el conjunto de servicios sobre las tecnologías a desplegar. El objetivo de esta parte es hacer un uso eficiente de las tecnologías existentes reduciendo los costes de inversión en equipamiento de red. Esto es posible gracias a las diferencias tecnológicas existente entre los diferentes sistemas móviles, que hacen que los sistemas de segunda generación sean adecuados para proporcionar el servicio de voz y mensajería corta, mientras que redes de tercera generación muestran un mejor rendimiento en la transmisión de servicios de datos. Por último, el servicio de banda ancha móvil es nativo de redes de última generadón, como High Speed Data Acces (HSPA) y 4G. Ambos módulos han sido aplicados a un extenso conjunto de experimentos para el desarrollo de análisis tecno-económicos tales como el estudio del rendimiento de las tecnologías de HSPA y 4G para la prestación del servicio de banda ancha móvil, así como el análisis de escenarios reales de despliegue para redes 4G que tendrán lugar a partir del próximo año coinicidiendo con la licitación de las frecuencias en la banda de 800 MHz. Así mismo, se ha llevado a cabo un estudio sobre el despliegue de redes de 4G en las bandas de 800 MHz, 1800 MHz y 2600 MHz, comparando los costes de inversión obtenidos tras la optimización. En todos los casos se ha demostrado la mejora, en términos de costes de inversión, obtenida tras la aplicación de ambos módulos, posibilitando una reducción en la determinación de los costes de provisión de servicios. Los estudios realizados en esta tesis se centran en la nación de España, sin embargo todos los algoritmos implementados son aplicables a cualquier otro país europeo, prueba de ello es que los algoritmos de diseño de red han sido utilizados en diversos proyectos de regulación