Planeamento de uma rede privada 5G no ISCTE-IUL

Abstract

A presente dissertação analisa o planeamento de uma rede privada de quinta geração (5G), considerando um cenário específico, nomeadamente o ISCTE – Instituto Universitário de Lisboa. No cenário proposto, há duas estações de base exteriores e dez interiores distribuídas pelos quatro edifícios do ISCTE-IUL, em que cada uma tem duas zonas com diferentes ritmos binários, dependendo da distância à Base Station (BS), pelo que se consideraram duas modulações distintas: os símbolos 256QAM com uma taxa de codificação (Rc) de 7/8 e um alcance de 25 metros, enquanto os símbolos 16QAM têm uma Rc=3/4 e excedem os 50 metros. Além disso, recorreu-se à técnica de "clustering", em que foram considerados os tamanhos 1C e 3C. Foi avaliado o desempenho global do sistema, utilizando um simulador implementado em JAVA, em que se analisou o efeito de três parâmetros: número de UEs, raio de cobertura das células exteriores e potência de transmissão. Com o aumento do número de UEs, o "throughput" global do cenário aumenta linearmente, enquanto o aumento do raio de cobertura das células exteriores piora o desempenho global do sistema. Relativamente ao aumento da potência de transmissão, verifica-se que tanto o "throughput" como a cobertura aumentam. Os resultados obtidos indicam também que há melhoria de "throughput", cobertura e "Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio" (SINR) sempre que se utiliza o "clustering" 3C, e que a modulação 16QAM apresenta sempre maior raio de cobertura, apesar de oferecer menor débito binário, comparativamente com a 256QAM, sendo por isso essencial no planeamento da cobertura do cenário em questão.

This dissertation analyses the planning of a private fifth generation (5G) network, considering a specific scenario, namely ISCTE – Instituto Universitário de Lisboa. In the proposed scenario, there are two outdoor base stations and ten indoor ones distributed throughout the four ISCTE-IUL buildings, each of which has two zones with different binary rates, depending on the distance from the Base Station (BS), so two different modulations were considered: 256QAM symbols with coding rate (Rc) of 7/8 and a range of 25 meters, while 16QAM symbols have an Rc=3/4 and exceed 50 meters. In addition, the clustering technique was used, considering sizes 1C and 3C. The overall performance of the system was evaluated using a simulator implemented in JAVA, in which the effect of three parameters was analyzed: number of UEs, coverage radius of the outdoor cells and transmission power. As the number of UEs increases, the overall throughput of the scenario increases linearly, while increasing the coverage radius of the outdoor cells, worsens the overall performance of the system. As the transmission power increases, both throughput and coverage increase. The obtained results also indicate that there is an improvement in throughput, coverage and Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio (SINR) whenever 3C clustering is used, and that 16QAM modulation always has a greater coverage radius, despite offering lower binary rate, compared to 256QAM, and is therefore essential when planning the coverage of the scenario in question.