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Dissertations / Theses on the topic '5G technology'
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Monje, Real Alberto. "Filters for 5G mmWave." Thesis, KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), 2019. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-260071.
Full textAbstract:
Periodic structures are an emerging eld in nowadays's microwave designs.These structures have been proven to be capable of achieving compact, ecientsolutions to problems such as leakage, or surface waves. Moreover, they haveshown interesting properties in dierent microwave related areas, such as lensantenna design, and gap-waveguide technology. However, the application ofperiodic structures to lter design has not been extensively investigated yet.In this work, the designs of several ltering structures are carried out withthe aim of exploring the possibilities of the application of periodic surfaces tolter design. The ltering structures consist of passband lters at millimeterwave frequencies (28 GHz) for the fth generation (5G) technology, which alsomust suppress the harmonics at twice the passband frequency.The main contribution of this thesis is the introduction of a new form of geometrythat has proven to improve in a great factor the attenuation propertiesof traditional, state-of-the-art geometries.The complete design process is described, starting by the analysis of a unit cellusing the dispersion diagram, continuing by designing the lter, and nalizingwith the design of a tapering structure of a coaxial feed to the lter. Somenumerical techniques are explained for better understanding of the structuresand for accelerating the calculations. A design has been manufactured andmeasured to assess its performance, comparing it to the simulated results.Periodiska strukturer är ett forskningsfält på framväxt när det kommer tilldesign av mikrovågskomponenter. Sådana strukturer har visat sig kapabla att tillhandahålla kompakta och effektiva lösningar till problem såsom läckage och undertryckning av ytvågor. Dessutom, de har visat sig användbara i andra mikrovågsrelaterade områden, så som designen av linsantenner och ”gap”-vågledare. Dock återstår det fortfarande att undersöka möjligheterna för periodiska strukturer i designen av filter.Huvudbidraget av den här avhandlingen är introduktionen av en ny typ av geometri, som har visat sig öka dämpningsegenskaperna av toppmodern struk-turer.I detta arbete studeras periodiska strukturer med målet att utforska dess användbarhet i filter, och ett komplett filter designas med bas i dessa undersökningar. Filtren har ett passband på millimeterfrekvenser (28 GHz), med tilltänkt användningsområde för 5G. I detta användningsområde är det viktigt att undertrycka övertoner som återfinns på dubbla passbandsfrekvensen, vilket tagits i åtanke.Hela designen och designprocessen förklaras i avhandlingen; vi börjar med studien av enhetscellen som analyseras med dispersionskurvor, och vi fortsätter med designen av filtret, och avslutar med designen av matchningssektionen mellan filtret och en koaxialkabel. Vissa numeriska metoder kommer att förklaras för att bättre förstå strukturen och för att accelerera beräkningarna. En prototyp tillverkas och testad för att utvärdera prestandan, och jämförelsermed simuleringsresultat är gjorda.
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Bulashenko, A. V., and I. V. Zabegaloff. "5G ultra dense networks." Thesis, Sumy State University, 2017. http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/66962.
Full textAbstract:
The traffic demands predicted by 2030 are up to 10,000 times greater than in 2010
and end-service users will need to support 100 Mbps. One of the key developments that will
provide this demand is the deployment of very dense and multi layered networks.
3
Булашенко, А. В., and І. В. Забегалов. "Частотний діапазон майбутніх мереж 5G." Thesis, Сумський державний університет, 2017. http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/66956.
Full textAbstract:
На сьогоднішній час розробники дійшли згоди, що майбутні мережі 5G перейдуть
(лише частково) у діапазони частот НВЧ (3-30 ГГц, 10-1 см) і можливо навіть КВЧ (30-
300 ГГц, 10-1 мм), [2]. Використання таких екзотични для мобільного радіозв’язку
діапазонів частот вимагає перегляду принципів радіодоступу як на фізичному так і на
MAC рівнях.
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Torres, Florent. "Power amplifier design for 5G applications in 28nm FD-SOI technology." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0064/document.
Full textAbstract:
Le futur réseau mobile 5G est prévu pour être déployé à partir de 2020, dans un contexte d’évolution exponentielle du marché de la téléphonie mobile et du volume de données échangées. La 5G servira de levier à des applications révolutionnaires qui permettront l’émergence du monde connecté. Dans ce but, plusieurs spécifications pour le réseau sont attendues même si aucun standard n’est encore défini et notamment une faible latence, une consommation d’énergie réduite et un haut débit de données. Les bandes de fréquences traditionnellement utilisées dans les réseaux mobiles ne permettront pas d’atteindre les performances visées et plusieurs bandes de fréquences millimétriques sont à l’étude pour créer un spectre complémentaire. Cependant, ces bandes de fréquence millimétriques souffrent d’une forte atténuation dans l’air et dans les matériaux de construction. Plusieurs techniques vont être implémentées pour outrepasser ces limitations dans les zones urbaines denses comme le backhauling, FD-MIMO et beamforming phased array. Ces techniques entraînent l’utilisation d’un grand nombre de transmetteurs dans les stations de bases et dans les dispositifs de l’utilisateur final. La technologie CMOS offre d’indéniables avantages pour ce marché de masse tandis que la technologie FD-SOI offre des performances et fonctionnalités additionnelles. L’amplificateur de puissance est le bloc le plus critique à concevoir dans un transmetteur et consomme le plus d’énergie. Afin d’adresser les challenges de la 5G, plusieurs spécifications concernant la puissance consommée, la linéarité et le rendement sont attendues. Les variations de l’environnement dans les beamforming phased array et le contexte industriel nécessitent des topologies robustes alors qu’une reconfigurabilité au niveau de l’amplificateur de puissance est bénéfique dans le cas de circuits adaptatifs. Cette thèse adresse ces challenges en explorant la conception d’un amplificateur de puissance reconfigurable et robuste pour des applications 5G en intégrant des techniques de design spécifiques et en mettant en avant les avantages de la technologie 28nm FD-SOI pour la reconfigurabilitéThe 5G future mobile network is planned to be deployed from 2020, in a context of exponential mobile market and exchanged data volume evolution. The 5G will leverage revolutionary applications for the advent of the connected world. For this purpose, several network specifications are expected notably low latency, reduced power consumption and high data-rates even if no standard is yet defined. The frequency bands traditionally used for mobile networks will not permit the needed performances and several mmW frequency bands are under study to create a complementary frequency spectrum. However, these mmW frequency bands suffer from large attenuation inbuilding material and in free-space. Therefore, several techniques will be implemented to tackle these limitations indense urban areas like backhauling, FD-MIMO and beamforming phased array. This is leading to a large number of transceivers for base stations and end-user devices. CMOS technology offers undeniable advantages for this mass market while FD-SOI technology offers additional features and performances. The power amplifier is the most critical block to design in a transceiver and is also the most power consuming. To address the 5G challenges, several specifications concerning power consumption, linearity and efficiency are expected. The environment variations inbeamforming phased array and the industrial context drive the need for robust topologies while power amplifier reconfigurability is benefic in a context of adaptive circuits. This thesis addresses these challenges by exploring the conception of a robust and reconfigurable power amplifier targeting 5G applications while integrating specific design techniques and taking advantage of 28nm FD-SOI CMOS technology features for reconfigurability purposes
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Mostafavi, Seyed Samie. "Vehicular Positioning Using 5G and Sensor Fusion." Thesis, KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), 2019. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-266117.
Full textAbstract:
Recent advances in the telecommunications industry and the resulting applicationssuch as autonomous vehicles, vehicle surveillance and traffic safetyhas increased the demand for accurate and robust vehicle positioning systems.Existing Global Navigation Satellite System (GNSS) based positioning techniquesface significant performance loss in the tunnels and urban canyons.Recent researches have shown that radio-based positioning techniques are theoreticallypromising to make an accurate navigation system to fill the GNSSgaps. Fifth generation of mobile communication (5G) will utilize wide bandwidthstogether with beamforming enabled by antenna arrays to provide higherdata rates to mobile users. These features make 5G a favorable candidate forhigh accuracy positioning. On the other hand, sensor fusion is commonly employedto develop more robust and accurate navigation systems for vehicles. Inthis work, the range and angle measurements from 5G base stations are fusedwith the acceleration measurements by the means of the extended Kalman filterto generate position estimates for a moving car. The accuracy of this positioningsystem is studied with centimeter wave (cmWave) and millimeter wave(mmWave) 5G cellular networks which are set up by practical parameters. Towardsthat, the positioning system is tested in a simulation-based experimentwhere a car is moving on a highway and the 5G base stations are deployedalongside of it. Based on that, a detailed analysis of the Kalman filter’s rootmean squared error (RMSE) and the 5G’s different parameters and limitingfactors such as the line of sight (LOS) blockage is carried out. Our numericalresults show that vehicles connected to 5G can benefit from this system to enhancethe robustness and accuracy of their navigation system.De senaste framstegen inom telekommunikationsindustrin och de resulterandeapplikationerna som autonoma fordon, fordonsövervakning och trafiksäkerhethar ökat efterfrågan på exakta fordonspositioneringssystem. ExisterandeGlobal Navigation Satellite System (GNSS) baserade positioneringsteknikerhar en betydande prestandaförlust i tunnlar och urbana kanjoner. Forskninghar visat att radiobaserade positioneringstekniker har mindre distributionskostnaderoch kan vara mer exakta än satellitbaserade navigationssystem.I den femte generation av mobilkommunikation (5G) används tekniker sommillimeterWave (mmWave) och multiple-input multiple-output (MIMO) därradio-terminaler består av stora matrisantenner och arbetar med stora bandbredder.Dessa funktioner gör 5G-system gynnsamma för positionering medhög noggrannhet. Å andra sidan har informationsfusion av Inertial NavigationSystems (INS) och andra positioneringstekniker vanligen använts för attutveckla mer robusta och exakta spårningssystem. I denna studie föreslår viett INS/5G-positioneringssystem för att spåra landfordon baserat på Kalmanfiltret. Vi adresserar systempositioneringsgränserna i termer av 5G nya radio(NR) subsystem och en detaljerad analys av beroendet av rotmedelfelteradkvadratfel (RMSE) för olika systemparametrar som utförs. Systemet testas iett enkelt simuleringsbaserat experiment som består av en rak motorväg medbasstationerna placerade bredvid det. Slutligen visar våra numeriska resultatatt det föreslagna systemet är i stånd att lokalisera ett UE-monterat fordon medsub-meter lägesfel även i närvaro av hård siktlinje blockering.
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Adebomehin, Akeem A. "Ultrawideband IEEE802.15.4a cognitive localization methods for the 5G environment." Thesis, University of Essex, 2017. http://repository.essex.ac.uk/20006/.
Full textAbstract:
This thesis focuses on utilization of ultra-wideband (UWB) technology for cognitive localization in the fifth generation (5G) wireless environment that envisages seamless global connection of ubiquitous devices. This suggests the need for cognitive high-definition location-aware networks and devices devoid of the drawbacks of current positioning systems. The thesis therefore models a cognitive UWB IEEE802.15.4a LOS sufficient technique (ULOSTECH); with a framework for optimal UWB localization channel that utilizes combined cluster decay rate and mistiming probability method that achieves over 90% realizations. Moreover, the ULOSTECH NLOS mitigation method achieves about 0.257 improvement ratio on the accuracy of cellular network localization methods. An impulse radio (IR)-UWB device-to-device (D2D) WWAN is further proposed with channel time partitioned into discrete micro-channel slots (DMCS) along with a cluster formation scheme that achieves above 350Mbps network throughput in comparison with 100Mbps cellular and 250Mbps wi-fi standards respectively. Additionally, the cluster cooperation method achieves multi-user access rate of over 485% above cellular network standards. Also proposed is the ULOSTECH D2D-propagation-based combined localization and communication scheme (UD-CLOCS) for ultra-dense networks. This utilizes cooperative D2D data hoping localization technique that achieves a mean distance error of 0.54 – 3.32 shorter than trilateration and multi-dimensional scaling (MDS) methods respectively. Finally, the thesis proposes an overall IR-UWB network layout for the 5G setting. This comprises an all-IP D2D UWB network overlay of concurrent multi-layered super-core architecture (5G-COMUSA). This is significant as the proposed solutions could serve to decongest the licensed spectrums in the 5G environment.
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Guzel, Nazim Beysin, and Ogul Tasman. "Diffusion of 5G Technology and Potential Impact on Business Models : Technology Enabled Value Creation in the Cleaning Industry." Thesis, Uppsala universitet, Industriell teknik, 2021. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-447298.
Full textAbstract:
New technological innovations are considered as one of the major drivers of economic growth. However, in order to be able to achieve this growth, the diffusion of these new technologies is essential. The large number of factors that influence the diffusion process makes it rather difficult to make estimations, before the realization of the process. Especially emerging technologies, such as 5G technology, can considerably benefit from a better analysis of the diffusion process in order to fully realize their potential. Based on this shortcoming in the existing literature, this study aims to determine the possible impacts of adoption of 5G technology on business models within the cleaning industry. As it is implied in the objective, these impacts of adoption of 5G technology on business models are enabled by the adoption of 5G technology. Therefore, the constraints which influence the adoption of 5G technology are researched initially, as it is a prerequisite to identify potential modifications on business models. A qualitative research methodology was deemed appropriate after the investigation of previous research within the field and to complement the case study design which this thesis internalizes. In addition to the review of relevant academic literature, twelve semi-structured interviews have been conducted as another data source. The qualitative data obtained from these interviews are analyzed using the thematic analysis method and themes are identified after the coding and categorization process. After the analysis, three areas of interest, which are Revenue Models, Logistics Operations and Automation for Individualization, have been identified according to the similarities of results, anticipated opportunities and observed challenges within the cleaning industry. Within these areas, the effects of adopting 5G technology on the value proposition of the business model are examined while considering the drawbacks of the cleaning industry through the collaboration with an external company called L2GO. The study concludes by proposing four potential implications of 5G adoption on business models within the identified areas and identifying the possible changes in their value propositions.
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Azadehnia, Arefeh. "What benefits will 5G be for small and mid-sized companies?" Thesis, Högskolan i Gävle, Avdelningen för elektroteknik, matematik och naturvetenskap, 2019. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hig:diva-30727.
Full textAbstract:
The fifth generation of mobile communication (5G) is the latest generation of wireless technology and it is expected to have an immense opportunity for great different number of industries. This technology is going to meet current wireless technologies limitations and enable fully smart factories. Some large companies intend to developing their communication technologies to 5G, however, there are some surveys showing that small and mid-sized enterprises (SMEs) have paid less attentions to this technology and also they adopt the mindset of wait-and-see which increase the possibility of failing their business. The reason can be that SMEs mostly do not have IT specialists or researchers and due to the lack of financial resources for research in communication information technology (CIT) and automation. Consequently, enhancing their automation systems is going to be very costly and perhaps risky. The risk of this is that, many times due to using old technologies, their competitors will overcome them in the business. This research aims to study the benefit of the 5G for small and middle size manufacturing and to explore if 5G is an optimal solution for SMEs network communication. To provide that, five companies are selected and investigated in Gävleborg and Dalarna counties in Sweden. Then each company is interviewed individually and the evaluations are done by an observing survey and review of the literature. The investigation shows that wired systems are still providing the main communication network technologies in SMEs. Besides, current communication issues that SMEs are dealing with are usually due to using insufficient technologies. In other hands, current radio access is still based on the advanced LTE, whereas the 5G, which is promised to meet all a fully smart industrial requirements is known as 5G New radio (NR), is still on the progress and predicted to have expensive implementation. On the other hand, in future when 5G NR system will be widespread accessible everywhere, and also when we will have optimal and straightforward factory ecosystem transformation, broad 5G applications and simple IT-support the business, a fundamental change is going happen on the way of business scenery for all size of enterprises. As a consequence, if SMEs do not adapt themselves to the new technology and new business model, they will go out of the business.
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Saeidian, Sara. "Deep Reinforcement Learning for Downlink Power Control in Dense 5G Networks." Thesis, KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), 2019. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-265675.
Full textAbstract:
This thesis examines the problem of downlink power allocation in dense 5Gnetworks, and attempts to develop a data-driven solution by employing deepreinforcement learning. We train and test multiple reinforcement learningagents using the deep Q-networks (DQN) algorithm, and the so-called Rainbowextensions of DQN. The performance of each agent is tested on 5G UrbanMacro simulation scenarios, and is benchmarked against a fixed power allocationapproach. Our test results show that the DQN models are successful atimproving data rates at cell-edge, while generalizing well to previously unseensimulation scenarios. In addition, the agents induce throughput balancing effects,i.e., achieve fairness among users, in networks with full-downlink-buffertraffic by properly designing the reward signal.Det här examensarbetet undersöker kraftallokering i nedlänksriktning för täta5G-nätverk och försöker utveckla en datadriven lösning genom användning avdeep reinforcement learning. Vi tränar och testar flera reinforcement learningagentermed deep Q-networks (DQN) algoritmen, och de så kallade ”Rainbowextensions” av DQN. Prestandan av varje agent testas på storskaliga tätortsscenarionför 5G, och jämförs med en fast kraftallokeringsmetod.Våra testresultatvisar att DQN-modellerna leverar högre överföringshastigheter vid cellkanten,samtidigt som metoden fungerar väl för okända simuleringsscenarion. Utöverhastighetsökningen så balanserar agenterna dataflödet, vilket leder till rättvisallokering bland användarna i nätverk med ”full-downlink-buffer”-trafik genomatt korrekt designa belöningssignalen.
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Habib, Imran. "5G@15 GHz Testbed Development and Evaluation." Thesis, KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-240420.
Full textAbstract:
Due to the advancement in technology and the increase in the amount of data beingtransferred through wireless channels, many developments in the techniques and speedof data transfer have been observed in the past few decades. The current trend incellular technology is transforming from 4G to 5G. So, to meet future requirements,it is highly necessary to have further improvements in technology like modulationtechniques, Channel access methods, etc. Many top research institutes around the worldare investing heavily in research and development of 5G.Radio waves have been used for a very long time in mobile phone communication,but providers are experimenting with broadcasting on millimeter waves which usehigher frequencies ranging from 6GHz to 300GHz. Data characteristics like power,SNR, interference, etc. need to be evaluated for these high frequencies. As 5G is still ininitial phases of development, there are not many testing tools to check and evaluateits performance. A testbed is a testing tool which is used for conducting rigorous,transparent, and replicable testing, experimenting and evaluating the performance ofthese propagated data at these high frequencies.The thesis work evaluates the implementation structures of the 5G testbed @15GHzand its performance in indoor and outdoor scenarios. It also talks about the methods ofsignal generation through Matlab and it’s transmission at 15GHz using Xilinx FPGAand Analog devices’ FMCOMMS5 transceiver. This data is then transmitted andreceived by patch antennas provided by Ericsson AB. Various techniques were used inorder to improve the signal, like using RF hardware components and software modules.Different channel sounding techniques were used in order to achieve the synchronizationbetween the transmitter and the receiver node in order to measure the properties ofthe channel. All of the experiments were performed by implementing a single-inputsingle-output system (SISO) module of the 5G testbed. This SISO system can be easilytransformed into a multiple-input-multiple-output system (MIMO) by replicating theoriginal SISO system.The result shares some interesting findings on the readiness of the 5G testbed for aiiiivbetter understanding of the future technology. It is concluded that this testbed providessomewhat a reliable platform to test the performance of the 5G technology.Tack vare teknikutveckling och ökning i mängden data som sänds trådlöst, hardatatakterna ökat enormt under de senaste decennierna. Den senaste trended inomtrådlös kommunikationärövergången från 4G till 5G. För att möte framtida krav,finns det därför behov av ytterligare teknologiutveckling, t ex i modulationstekniker och kanalaccessmetoder. Många forskningsinstitut runt om i världen investerar därför i forskning och utveckling av 5G.Radiovågor har använts under väldigt lång tid för mobil kommunikation, men tillverkare och operatörer experimenterar med sändningar i millimetervågsområdet, som använder högre frekvenser i området från 6GHz till 300GHz. Egenskaper såsom effektdämpning, SNR, interferens, osv, behöver utvärderas för dessa högre frekvenser. Eftersom utvecklingen av 5G fortfarande är i en tidig fas, finns inte så många testverktygtillgängliga för prestandautvärdering. En testbädd är ett testverktyg som användsför att utföra rigorös, transparent och upprepningsbar testning, experimentering och prestandautvärdering av data som har sänts vid dessa höga frekvenser.Denna rapport utvärderar implementationsstrukturer för en 5G-testbädd vid 15GHz,och dess prestanda i inomoch utomhusscenarier. Den beskriver även metoder försignalgenerering via Matlab och sändning vid 15GHz mha Xilinx FPGA och Analog devices’ FMCOMMS5 radiomoduler. Signalen sänds sedan via patch-antenner från Ericsson AB. Olika metoder användes för att förbättra signalen, både med radiofrekvens hårdvara och mjukvarumoduler. Olika kanalmätningsmetoder har använts för att nå synkronisering mellan sändaroch mottagarnoderna, för att mäta kanalegenskaper. Alla experimenten utfördes genom att implementera en SISO-modul (en sändarresp. mottagarantenn) av 5G-testbädden. Detta SISO-system kan enkelt utökas till ett MIMO system (flera sändaroch mottagarantenner) genom att replikera SISO-systemet.Resultaten visar att 5G-testbädden är redo att användas för att nå bättre förståelse av framtida teknologin. Slutsatsen är att testbädden erbjuder en tämligen påliglig plattformför att utvärdera prestanda för 5G-teknologi.
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Dridi, Mohamed Amine. "Platform-based 5G service design and orchestration." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2021. http://www.theses.fr/2021IPPAS002.
Full textAbstract:
A partir de la cinquième génération, les réseaux mobiles devront supporter une croissance exponentielle du nombre d'appareils connectés de différents types, ceci étant l'un des piliers d'une stratégie globale de numérisation accélérée. En plus de cette croissance de connectivité, ces réseaux devront également supporter et offrir divers services pour de nouvelles industries aux exigences hétérogènes. Les concepteurs et développeurs de réseaux 5G sont alors contraints de fournir de nouvelles solutions et d'optimiser celles qui existent pour contenir les demandes croissantes de bande passante et les attentes plus élevées en termes de qualité d'expérience (QoE). Ces réseaux doivent également être hautement personnalisables pour s'adapter au divers cas d'usage et hautement automatisés pour raccourcir les délais de mise sur le marché. Les caractéristiques attendues des réseaux 5G ont incité les fournisseurs de réseaux mobiles à changer radicalement la façon dont ils conçoivent et développent leurs solutions, en adoptant une stratégie où les solutions logicielles sont privilégiées. Le domaine des réseaux mobiles et le reste du monde IT sont alors en train de converger et les fournisseurs de réseaux mobiles peuvent alors bénéficier de pratiques et outils à la pointe d'écosystèmes logiciels et d'informatique en nuage en plein essor. Les fonctions de réseau logicielles permettraient à ces fournisseurs d'avoir les niveaux de programmabilité et de reconfigurabilité dont ils ont besoin pour faire face à une évolution aussi rapide de la connectivité mobile. Cette thèse a pour objectif de fournir quelques optimisations de différentes parties des réseaux 5G et de la façon dont ils sont déployés et gérés, en espérant que cela contribuera à résoudre certains des problèmes auxquels sont confrontés les concepteurs de réseaux mobiles. Cette thèse propose des solutions à des problèmes spécifiques liés au traitement de la couche physique dans les réseaux 5G pour l'atténuation des interférences, ainsi qu'aux problèmes génériques liés à l'automatisation et à la personnalisation du réseau. Nous avons construit dans cette thèse une plateforme, qui sert à créer des réseaux mobiles de bout en bout, composée d'une plateforme réseau d'accès radio (RAN), coeur de réseau et orchestration, en utilisant les concepts et outils de la métaplateforme. La première partie traite la question d'interférence intercellulaire, qui risque d'être un handicap avec une densification prévue d'antennes dans les réseaux 5G. Nous proposons une solution pour atténuer les effets de cette interférence pour les transmissions du mobiles vers les stations de base. Cette solution est basée sur la technique de détection multi-récepteurs (JD). Elle répond aux exigences architecturales, fonctionnelles et techniques de l'intégration de JD dans des réseaux pratiques. Nous intégrons la solution JD dans une plateforme RAN dans la deuxième partie et étendons cette plateforme avec d'autres fonctionnalités. Nous adoptons la même approche dans la troisième partie de cette thèse pour fournir une solution pour automatiser le déploiement du coeur de réseau et la gestion du cycle de vie dans un environnement de virtualisation des fonctions réseau (NFV) et créer une plateforme de coeur de réseau réutilisable et orchestrée par open network automation platform (ONAP)5G networks and beyond will have to support an exponential growth in numbers of connected devices of different types, as a pillar of a global accelerated digitization movement. In addition to hyperscale characteristics, these networks will also have to support a diverse set of connectivity services for new industries with heterogeneous requirements. 5G network designers and developers are then compelled to provide new solutions and optimize the existing ones to contain increasing bandwidth demands and higher Quality of Experience (QoE) expectations. These networks also need to be highly customizable to adapt to varying use-cases and highly automated to shorten time-to-market delays. The expected characteristics of 5G networks inspired mobile network providers to radically change the way they design and develop their solutions by adopting an extensive softwarization strategy. Mobile networking domain and the rest of the IT world are then converging and mobile network providers can then benefit from thriving software and cloud computing ecosystems with state-of-the-art practices and tools. Software-based network functions would allow these providers to have the necessary levels of programmability and reconfigurability they need to deal with such a fast-paced evolution of mobile connectivity. This thesis aims at providing a few optimizations of different parts of 5G networks and the way they are deployed and managed, hoping that it would contribute in solving some of the problems that network designers are facing. It proposes solutions to specific problems related to the physical layer processing in 5G networks for interference mitigation, as well as generic issues related to network automation and customization. We built in this thesis an end-to-end network service fabric composed of a Radio Access Network (RAN), core and orchestration platform using Metaplatform concepts and tools. The first part treats the issue of Intercell Interference (ICI), which is expected to be a liability with a foreseen antenna densification in 5G networks. We propose a solution to mitigate ICI in Uplink (UL) transmissions, based on Joint Detection (JD) technique. The proposed solution satisfies the architectural, functional and technical requirement of JD integration in practical networks. We incorporate the JD solution in a RAN platform in the second part and extend this platform with other capabilities. We adopt the same approach in the third part of this thesis to provide a solution to automate core network deployment and life-cycle management in a Network Function Virtualization (NFV) environment and create a reusable core network platform orchestrated by Open Network Automation Platform (ONAP)
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Mirza, Helen, and Erika Wahlstén. "Capturing the Value of 5G in Smart Manufacturing." Thesis, KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), 2021. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-300170.
Full textAbstract:
Suppliers of the next generation mobile network, 5G, promises increased performance which can ensure smart manufacturing. Smart manufacturing entails systems of wireless and connected sensors, robots and other devices that together are optimizing the manufacturing process with data. At the same time, 5G has become one of the major technological trends in manufacturing. Globally, efforts are being made to optimize assembly lines through smart manufacturing, but there is no evidence of 5G's promised performance in practice. This study addresses how an industrial company that offers smart tools should capture the value of 5G in the business model. This is done by examining if and what unique features 5G is providing, whether customers are ready for this technology and how 5G will affect the business model. The study is based on a case study at Atlas Copco AB, a Swedish industrial company that operates on a global scale. The collaboration was made with Atlas Copco's business area within Industrial Technique and with the divisions General Industry and Motor Vehicle Industry. Data was collected through interviews both internally at Atlas Copco and externally with their customers and were then combined with a literature study. The findings from this study can be summarized as follows: • 5G enables connectivity that is required for smart manufacturing processes.• Customers are in different phases of 5G adoption.• There is a difference in what characteristics customers value, and therefore 5G will not provide the same value for all customers.• The business model will need to be changed to a more service-oriented model when offering 5G, to be able to fully capture the value of 5G. At the end of the study, a summary is given of the study's conceptual and empirical contributions, as well as suggestions for future work.Leverantörer av nästa generations mobilnät, 5G, utlovar ökad prestanda som kan garantera smart manufacturing. Smart manufacturing innebär system av trådlösa och anslutna sensorer, robotar och andra enheter som tillsammans optimerar tillverkningsprocessen med hjälp av data. Samtidigt har 5G blivit en av de stora teknologiska trenderna inom tillverkning. Globalt görs ansträngningar för att optimera monteringslinor genom smart manufacturing, men det finns ännu inga bevis för 5G:s utlovade prestanda i praktiken. Denna studie behandlar hur ett industriföretag som erbjuder smarta verktyg ska fånga värdet av 5G i affärsmodellen. Detta görs genom att undersöka om och i sådant fall vilka unika funktioner 5G tillhandahåller, om kunderna är redo för denna teknik och hur 5G kommer att påverka affärsmodellen. Studien grundar sig i en fallstudie på Atlas Copco AB, ett svenskt industriföretag med global närvaro. Studien gjordes i samarbete med Atlas Copcos affärsområde för Industriteknik, inom divisionerna för General Industry och Motor Vehicle Industry. Data samlades in genom intervjuer, både internt på Atlas Copco och externt med deras kunder och kombinerades sedan med en litteraturstudie. Resultaten från denna studie kan sammanfattas enligt följande: • 5G möjliggör anslutning som krävs för processer som är kopplade till smarta manufacturing.• Kunderna är i olika faser av 5G-adoptionen.• Det finns en skillnad i vilka egenskaper kunderna värderar och därför kommer 5G inte att ge samma värde till alla kunder. • Affärsmodellen måste sannolikt ändras till en mer serviceinriktad modell när man erbjuder 5G för att fullt ut kunna fånga värdet av 5G. I slutet av studien ges en sammanfattning av studiens konceptuella och empiriska bidrag samt förslag på framtida arbete.
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Mattsson, Martin. "A Cost-Effective Luneburg Lens Based on Glide-Symmetric Metasurface for 5G Applications." Thesis, KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-260088.
Full textAbstract:
In this work, a cost-eective at Luneburg lens antenna operating at the Ka-band is presented.The antenna is suitable for high frequency applications in future communicationnetworks such as 5G systems due to its simple feeding, high directivity, and low loss.The lens is composed of a parallel plate structure loaded with glide-symmetric holes.The holes are tailored so that the required refractive index prole of a Luneburg lensis obtained. In order to realize the highest required refractive index, a dielectric diskis placed between the upper and lower layer of the lens. Glide symmetry is employedto provide ultra-wideband properties and increase the equivalent refractive index of theholey structure. Dierent congurations of holey glide-symmetric unit cells with dierentdielectric materials have been studied to nd a simple and cost-eective solution. Thelens is fed through eleven waveguide feeds to achieve a scanning capability of 50 in theazimuth plane. The heights of the waveguide feeds are stepped in order to match theirimpedance to the parallel plate gap. The lens is ended with a are to minimize reectionsbetween the lens and free-space.The nal design is a lens with a center frequency of 28 GHz with a 20% bandwidth.The reection coecient is below -11.5 dB and the crosstalk is below -16 dB for the fullfrequency band. The lens has a realized gain of 16.7 dBi at 28 GHz. The eciency is73% at 28 GHz with a metal loss of 19% and a dielectric loss of 1.8%.I det här arbetet presenteras en kostnadseffektiv plan Luneburg linsantenn för Ka-bandet.Antennen har tillämpningar inom högfrekventa applikationer inom framtida kommunikationsnätverk såsom 5G-nätet på grund utav sin enkla matning, höga direktivitet, och låga förluster.±Linsen består av två parallella ytor med glidsymmetriska hål. Hålen är skräddarsydda så att det nödvändiga brytningsindexet för en Luneburg lins uppnås. För att realisera det högsta nödvändiga brytningsindexet placeras en rund dielektrisk skiva mellan linsens övre och undre yta. Glidsymmetri används för att tillhandahålla ultrabredbandsegenskaper och öka det ekvivalenta brytningsindexet hos den håliga strukturen. Olika typer av konfigurationer av håliga glidsymmetriska enhetsceller med olika dielektriska material har studerats för att hitta en enkel och kostnadseffektiv lösning. Linsen matas med elva vågledare för att kunna stråla inom ett vinkelområde på 50◦ i azimutplanet. Vågledarmatningen har en sektion där höjden ändras i ett antal steg för att matcha sin impedans till impedansen från mellanrummet av de två parallella ytorna. Linsen avslutas med en endimensionell hornstruktur för att minimera reflektioner mellan linsen och fri rymd.Den slutgiltiga designen är en lins med centerfrekvensen på 28 GHz med en 20% bandbredd. Reflektionskoefficienten är lägre än -11.5 dB och överhörningen är lägre än-16 dB för hela frekvensbandet. Linsen har en antennvinst på 16.7 dB vid 28 GHz. Strålningseffektiviteten är på 73% vid 28 GHz med en förlust på 19% i metallen och 1.8%i det dielektriska materialet.
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Sjögren, Martin. "5G Turntable Test Rig, A Two Degree of Freedom System for Antenna Characterisation." Thesis, KTH, Maskinkonstruktion (Inst.), 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-236514.
Full textAbstract:
Detta examensarbete har undersökt vilka komponenter och vilken kontrollstrategi som ska användas i realiseringen av ett två-frihetsgradigt roteringsbord för antennkaraktärisering. De viktigaste komponenterna i roteringsbordet var de två motorerna som sköter varsin rotation. För att säkerhetsställa EMC i roteringsbordet valdes borstlösa DC motorer. Regleringen av dessa motorer kontrolleras av en regelbaserad onlineinställd PID regulator. Simuleringar av den nya designen av roteringsbordet utfördes i Simulink och Matlab och visade upp lovande resultat för både positioneringen och styrningen av elektromagnetiska störningar. Från ett momentant steg-input, vilket i en vanlig kontroller genererar hög EMI, så kunde den regelbaserade kontrollern istället skapa en mjuk, och därmed EMC-vänlig signal till motorerna.This Master’s thesis has investigated which components and what control strategy shall be used to develop a two-degree-of-freedom turntable for antenna characterisations. The mechanical design of the turntable was firstly implemented, on which basis the electrical components were chosen. The most important components in the turntable are the two motors, each of which handles one degree of freedom. To avoid electromagnetic interference, the brushless DC motor type was chosen. These motors were thereafter designed to be controlled by a rule-based online tuned PID controller. Simulations of the new turntable design showed promising results, in both positioning accuracy and controllability of electromagnetic interference. Under a step input of the desired position, a conventional controller would generate an instantaneous and aggressive control signal (voltage demand), i.e. high electromagnetic interference. By contrast the rule-based controller could create a smooth inclining voltage demand, thus reducing the EMI from the motors.
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Raheem, Rand. "Interference management and system optimisation for Femtocells technology in LTE and future 4G/5G networks." Thesis, Middlesex University, 2016. http://eprints.mdx.ac.uk/21255/.
Full textAbstract:
Femtocells are seen to be the future of Long Term Evaluation (LTE) networks to improve the performance of indoor, outdoor and cell edge User Equipments (UEs). These small cells work efficiently in areas that suffer from high penetration loss and path-loss to improve the coverage area. It is said that 30% of total served UEs in LTE networks are vehicular, which poses challenges in LTE networks due to their high mobility, high vehicular penetration loss (VPL), high path loss and high interference. Therefore, self-optimising and dynamic solutions are required to incorporate more intelligence into the current standard of LTE system. This makes the network more adaptive, able to handle peak data demands and cope with the increasing capacity for vehicular UEs. This research has drawn a performance comparison between vehicular UEs who are served by Mobile-Femto, Fixed-Femto and eNB under different VPL scales that range between highs and lows e.g. 0dB, 25dB and 40dB. Deploying Mobile-Femto under high VPLs has improved the vehicular UE Ergodic capacity by 1% and 5% under 25dB and 40dB VPL respectively as compared to other eNB technologies. A noticeable improvement is also seen in signal strength, throughput and spectral efficiency. Furthermore, this research discusses the co-channel interference between the eNB and the Mobile-Femto as both share the same resources and bandwidth. This has created an interference issue from the downlink signals of each other to their UEs. There were no previous solutions that worked efficiently in cases where UEs and base stations are mobile. Therefore, this research has adapted an efficient frequency reuse scheme that worked dynamically over distance and achieved improved results in the signal strength and throughput of Macro and Mobile-Femto UE as compared to previous interference management schemes e.g. Fractional Frequency Reuse factor1 (NoFFR-3) and Fractional Frequency Reuse factor3 (FFR-3). Also, the achieved results show that implementing the proposed handover scheme together with the Mobile-Femto deployment has reduced the dropped calls probability by 7% and the blocked calls probability by 14% compared to the direct transmission from the eNB. Furthermore, the outage signal probabilities under different VPLs have been reduced by 1.8% and 2% when the VPLs are 25dB and 40dB respectively compared to other eNB technologies.
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Zheng, Jiacheng. "Handling of Intra-UE Uplink Overlapping Grants for Heterogeneous Traffic in 5G Wireless Systems." Thesis, KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), 2020. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-278207.
Full textAbstract:
5G system is considered as a wireless communication platform that could supporta variety of scenarios including industrial Internet of Things (IoT). Severalchallenges are to be addressed in order for 5G New Radio (NR) to enableindustrial automation, such as efficient multiplexing among heterogeneous industrialtraffic types. The heterogeneity of the industrial traffic is due to thesimultaneous existence of several critical and non-critical traffic types evenwithin a single UE, i.e., 1) Periodic deterministic, 2) Aperiodic deterministic,and 3) Non-deterministic. There have been several studies on achieving criticaltraffic requirements. However, this study focuses on maintaining QoS forcritical traffic while enhancing efficiency. The method chosen to achieve sucha target in this study is for gNB to send overlapping grants with different robustness.Furthermore, we focus on handling overlapping grants in the contextof the Intra-UE uplink scenario, from the media access control (MAC) layerperspective. The main advantage of our solutions is that it requires very lowcomplexity (comparing to other solutions, e.g., puncturing, spectrum sharing)resulting in minimal changes to existing standardization specifications. Usinga Java-based system-level simulator, our results show that the proposed solutioncould improve UE’s throughput by up to 25.9%, under specific simulationsettings, while maintaining latency requirements.5G-system betraktas som en trådlös kommunikationsplattform som kan stödjaolika scenarier inklusive industriell IoT. Flera utmaningar måste hanteras föratt 5G NR ska möjliggöra industriell automatisering, till exempel effektiv multiplexeringbland heterogena industritrafiktyper. Den industriella trafikens heterogenitetberor på den samtidiga existensen av flera kritiska och icke-kritiskatrafiktyper även inom en enda UE, dvs 1) Periodisk deterministisk, 2) Aperiodiskdeterministisk, och 3) Icke-deterministisk. Det har gjorts flera studier föratt uppnå kritiska trafikkrav. Emellertid fokuserar denna studie på att upprätthållaQoS för kritisk trafik och samtidigt öka effektiviteten. Metoden som valtsför att uppnå ett sådant mål i denna studie är för gNB att skicka överlappandebidrag med olika robusthet. Dessutom fokuserar vi på att hantera överlappandebidrag inom ramen för Intra-UE-upplänkscenariot, från MAC-lagers perspektiv.Huvudfördelen med våra lösningar är att det kräver mycket låg komplexitet(jämförelse med andra lösningar, t.ex. punktering, spektrumdelning) vilketresulterar i minimala ändringar av befintliga standardiseringsspecifikationer.Med hjälp av en Java-baserad simulator på systemnivå visar våra resultat attden föreslagna lösningen kan förbättra UE: s kapacitet med upp till 25,9% underspecifika simuleringsinställningar, samtidigt som latenskraven bibehålls.
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Ahmed, Shakil. "Robust Resource Allocation to Secure Physical Layer Using UAV-Assisted Mobile Relay Communications in 5G Technology." DigitalCommons@USU, 2019. https://digitalcommons.usu.edu/etd/7575.
Full textAbstract:
The unmanned aerial vehicles (UAVs) are also known as drones. Recently, UAVs have attracted the next generation researchers due to their flexible, dynamic, and cost-effective deployment, etc. Moreover, the UAVs have a wide range of application domains, such as rescue operation in the remote area, military surveillance, emergency application, etc. Given the UAVs are appropriately deployed, the UAVs provide continuous and reliable connectivity, on-demand, and cost-effective features to the desired destination in the wireless communication system. Thus, the UAVs can be a great choice to deploy as a mobile relay in co-existence with the base stations (BSs) on the ground to serve the 5G wireless users. In this thesis, the UAV-assisted mobile relay (UAV-MR) in the next generation wireless networks has been studied, which also considers the UAV-MR physical layer security. The proposed system also considers one ground user, one BS on the ground, and active presence of multiple eavesdroppers, situated nearby the ground user. The locations of these nodes (i.e., the ground user, the BS, and the eavesdroppers) are considered fixed on the ground. Moreover, the locations of the eavesdroppers are not precisely known to the UAV-MR. Thus, this thesis aims to maximize the achievable secrecy rate, while the BS sends the secure information to the ground user via the UAV-MR. However, the UAV-MR has some challenges to deploy in wireless networks, such as 3D deployment, robust resource allocation, secure UAV-MR to ground communication, the channel modeling, the UAV-MR flight duration, and the UAV-MR robust trajectory design, etc. Thus, this project investigates the UAV-MR assisted wireless networks, which addresses those technical challenges to guarantee efficient UAV-MR communication. Moreover, the mathematical frameworks are formulated to support the proposed model. An efficient algorithm is proposed to maximize the UAV-MR achievable secrecy rate. Finally, the simulation results show the improved performance for the UAV-MR assisted next-generation networks.
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Alaji, Issa. "Design and characterization of power detectors in 55-nm BiCMOS technology for 5G and THz applications." Thesis, Lille, 2020. http://www.theses.fr/2020LILUI080.
Full textAbstract:
Les détecteurs de puissance sont les blocs clés pour établir la mesure de puissance. Par conséquent, ils sont considérés parmi les circuits les plus importants dans de nombreuses applications micro-ondes et ondes millimétriques (telles que les systèmes de télécommunication, les équipements médicaux, les systèmes radar, etc.). Dans ce contexte, ce manuscrit présente la conception, la caractérisation et l'analyse théorique de différents détecteurs de puissance basés sur la technologie BiCMOS 55-nm de STMicroelectronics, dans différentes bandes de fréquences, et cela pour plusieurs applications. Pour les applications 5G dans la bande (35-55) GHz, des détecteurs ajustables sont conçus pour être utilisés dans différentes domaines, surtout que leurs paramètres peuvent être ajustés. En outre, plusieurs topologies de détecteurs non polarisés sont conçues pour aider à améliorer l'efficacité énergétique des équipements 5G comme IoT. Cela peut être réalisé en utilisant ces détecteurs dans des circuits d’«envelope tracking» qui réduisent la consommation d'énergie des amplificateurs de puissance. Deux détecteurs à fréquence compensée dans les bandes de fréquences (140-220) GHz et (450-600) GHz sont conçus pour fournir une valeur de sensibilité stable et élevée sur toute la bande passante d'intérêt. Ces détecteurs peuvent être utilisés pour la mesure de puissance sur puce pour augmenter l'efficacité de mesure à telles fréquences élevées. Ces détecteurs peuvent également être utilisés dans des applications THz telles que l'imagerie THz et les radars. Certains détecteurs de ce travail atteignent des performances à l’état de l’art dans plusieurs bandes de fréquences, cela grâce à leurs conceptions originales exécutées en technologie STMicroelectronicsPower detectors are the key blocks to establish the power measurement. Therefore, they are considered among the most important circuits in many microwave and millimeter wave applications (such as communication systems, medical equipments, radar systems, etc.). In this context, this thesis presents the design, characterization and theoretical analysis of different diode based power detectors, built in 55nm-BiCMOS technology from STMicroelectronics, in different frequency bands, towards different applications. For 5G applications in the frequency band (35-55) GHz, tunable detectors are designed to be used in different applications, since their parameters can be adjusted. In addition, several topologies of zero bias detectors are designed to help improving the efficiency in the 5G and IoT devices. This can be realized by employing those detectors in envelop tracking circuits which reduce the power consumption of power amplifiers. Two frequency compensated detectors in the frequency bands (140-220) GHz and (450-600) GHz are designed providing stable and high sensitivity value over the whole frequency band of interest. These detectors can be used for on-chip power detection which helps increasing the power measurement efficiency at such high frequencies. These detectors can be also used in THz applications such as THz imaging and radars. Some detectors in this work reach the state of the art performances in several frequency bands, thanks to their original designs executed in STMicroelectronics technology
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Abboud, Ahmad. "Interference mitigation in 5G mobile networks : Uplink pilot contamination in TDD massive MIMO scheme." Thesis, Limoges, 2017. http://www.theses.fr/2017LIMO0040/document.
Full textAbstract:
Par la révolution du Cloud Computing et des Smartphones, une quantité énorme de données devrait traverser le réseau chaque seconde où la plupart de ces données sont fournies par des mobiles utilisant des services Internet. La croissance rapide de la bande passante et des demandes de QoS rend les réseaux mobiles du 4ème G insuffisants. Le système de prochaine génération doit avoir un taux de sommation de 100Mbps à 1Gbps par terminal utilisateur (UT), avec une densité de connexion supérieure à 1M connexion / Km2, la mobilité des véhicules à grande vitesse jusqu'à 500 km / h et une fin à la fin (E2E) retardent moins de 10 ms. Un candidat prometteur qui peut répondre à ces demandes est le système sans fil à multiples sorties multiples (MIMO) Multi-Cell Multi-Cell. Cependant, la capacité Massive MIMO est délimitée par l'Inter-cell Interference (ICI) en raison de la réutilisation du pilote et, par conséquent, de la contamination du pilote. Dans cette thèse, nous étudions la contamination du pilote de liaison montante dans le système de formation à la division temporelle (TDD) des réseaux sans fil MIMO massifs. En supposant un canal de décoloration, l'intervalle de cohérence sera temporairement limité, où l'estimation du canal, la réception des symboles et le précodage des symboles doivent être effectués dans le même intervalle. Cela dit, la longueur du pilote de formation est limitée. De même, le nombre de terminaux de l'utilisateur (UT) par zone d'interférence est également limité. Inspiré par la variation de la taille de l'intervalle de cohérence parmi les UT, cette recherche présente deux nouvelles contributions indépendantes pour faire face à la contamination pilote de liaison montante dans le MIMO massif. La première contribution répertorie la région de couverture de la cellule de base (BS) dans une carte d'information d'état de chaîne (CSI). Cette carte est créée et mise à jour à l'aide d'un algorithme spécial d'apprentissage machine, et elle est exploitée pour prédire UT CSI au lieu d'estimer ses canaux. Compte tenu de cela, la formation des pilotes aériens et de liaison montante est considérablement réduite. La deuxième contribution classe les UT en fonction de la taille de leur intervalle de cohérence de canal. En outre, nous appliquons une technique de changement de pilote pour déplacer des pilotes similaires vers différentes positions temporelles (qui sont considérées comme vides en raison de trames TDD pilotes vides). Les résultats de la simulation montrent une augmentation à l'échelle de la performance du MIMO massif, en particulier dans la performance de l'efficacité énergétique et spectrale, UT par cellule et taux d'addition. En particulier, la troisième contribution évolue le MIMO massif multi-cellulaire à une performance de cellule unique et même surmonté un simple énorme conventionnel dans l'efficacité énergétique et UT par celluleBy the revolution of Cloud Computing and Smartphones, an enormous amount of data should traverse the network every second where most of this data are delivered by mobiles using internet services. The fast growth in bandwidth and QoS demands makes the 4th G mobile networks insufficient. The next generation system must afford a sum rate from 100Mbps up to 1Gbps per User Terminal (UT), with a connection density that exceeds 1M connection/Km2, the mobility of high-speed vehicles up to 500 km/hr and an End to End (E2E) delay less than 10ms. A promising candidate that can offer those demands is the Multi-User Multi-Cell Massive Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) wireless system. However, Massive MIMO capacity is upper bounded by the Inter-cell Interference (ICI) due to pilot reuse and thus, pilot contamination. In this thesis, we investigate the uplink pilot contamination in Time Division Duplexing (TDD) training scheme of massive MIMO wireless networks. Assuming block-fading channel, the coherence interval will lag for a limited duration, where channel estimation, symbol reception, and symbol precoding must be done within the same interval. Having said that, the training pilot length is limited. Likewise, the number of User Terminal’s (UT’s) per interference region is also limited. Inspired by the variation of coherence interval size among UT’s, this research introduces two independent novel contributions to deal with uplink pilot contamination in massive MIMO. The first contribution maps the Base Station (BS) cell coverage region into a Channel State Information (CSI) Map. This map is created and updated using a special machine-learning algorithm, and it is exploited to predict UT CSI instead of estimating their channels. In view of this, training overhead and uplink pilots are reduced significantly. The second contribution classifies UT’s based on the size of their channel coherence interval. Furthermore, we apply a pilot shifting technique to shift similar pilots to different time position (that considered empty due to empty pilot TDD frames). Simulation results show a scaled increase in the performance of massive MIMO especially in the performance of energy and spectral efficiency, UT per cell and sum-rate. In particular, the third contribution evolves multi-cell massive MIMO to a single cell performance and even overcome single conventional huge in the energy efficiency and UT per cell
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Rundström, Per. "Thermal Properties of a 5G Telecom Equipment Casing Design for Noise Suppression." Thesis, KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), 2021. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-299742.
Full textAbstract:
Around the world the implementation of the 5G mobile network is under way. With this latest generation of mobile data transfer comes many advantages compared to the previous generations. One tradeoff however is the reduced range of the transmitting radios due to the higher frequencies of the signal. One way to solve this is to place smaller radios closer to where the user is. This work studies one such radio and since it is cooled by fans and meant to be placed close to where people live and reside it is favorable to be able to reduce the noise transmitted to its surrounding. This work has therefor developed a proof of concept for a noise suppressing casing that accommodates three radios in order to reduce the total A-weighted sound power level that reaches its surrounding. This was done by using ducts with micro-perforated plates (MPPs) as a sound dampening element. To assist in the design process as well as to verify that placing the radios inside the casing did not raise the temperature of the radio’s component beyond acceptable levels a CFD-simulation was performed. The results of the CFD-simulations were also verified using an experiment where the radio’s temperature was recorded during different fan speeds. When measured, the casing lowered the total A-weighted sound power level of three radios by between 11.6 dB(A) and 14.2 dB(A) depending on the fan speed. The result of the thermal experiment show that the temperature was raised by between 2.8 °C and 5.9 °C depending on the fan speed, with higher fan speeds showing less difference when compared to the radio’s standalone performance. The results are deemed to show promise for the future use of casings fitted with Micro-perforated plates being used to reduce the noise transmitted by telecom radios.Runt om i världen pågår implementeringen av 5G-mobilnätet. Med den senaste generationens mobila dataöverföring kommer många nya fördelar jämfört med tidigare generationer. En nackdel är däremot den kortare räckvidden hos signalen på grund av den högre frekvens som sänds ut av radion. Ett sätt att kringgå detta är att placera mindre radior närmare där användaren befinner sig. Detta examensarbete utgår från en sådan radio och eftersom den kyls med fläktar och ska placeras nära där människor bor och vistas är det fördelaktigt att kunna sänka ljudet som når omgivningen. Därför har ett ljudisolerande hölje utvecklats med plats för tre telekomradior med syfte att sänka den totala A-vägda ljudeffektnivån som når dess omgivning. För att åstadkomma detta användes kanaler i kombination med mikroperforerade plåtar (MPPs) tillsammans som ett ljuddämpande element. Som ett verktyg i designprocessen och för att säkerställa att radions komponenter inte blev för varma gjordes en CFD-simulering. Resultatet av simuleringen verifierades även med ett experiment där temperaturen hos radions kylflänsar mättes under olika fläktvarvtal. När den totala A-vägda ljudeffektnivån mättes för höljet tillsammans med tre radior uppstod en sänkning med mellan 11,6 dB(A) och 14,2 dB(A) beroende på aktuellt fläktvarvtal. Resultatet från experimentet visade även att temperaturen på radions kylfläns höjdes med mellan 2,8 och 5,9 °C beroende på fläktvarvtal, med mindre skillnad för högre fläktvarvtal vid jämförelse med radions temperatur vid drift utan hölje. Resultaten anses visa på den goda potentialen av att använda höljen utrustade med mikroperforerade plåtar för att minska överfört ljud från telekomradior.
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Saad, Haea. "Enhanced Channel Estimation for MIMO-OFDM in 5G NR : or an analysis of the channel estimation performance." Thesis, Karlstads universitet, Institutionen för matematik och datavetenskap (from 2013), 2021. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kau:diva-85070.
Full text
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Menghes, Robel, and Norouzi Dian Tokhmpash. "Digitalisering inom industriell produktion - Utmaningar och möjligheter med 5G i tillverkande industrier." Thesis, KTH, Hållbar produktionsutveckling (ML), 2019. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-254558.
Full textAbstract:
Digitaliseringen har fått en ökad uppmärksamhet i samhället och i olika industrier som följd av framtagandet av ny teknologi som driver utvecklingen framåt. Dagens teknik har idag en inverkan i det vardagliga levnadssättet och kommer även att påverka företag som verkar i alla möjliga branscher, men i synnerhet tillverkningsindustrin vars bransch genomgår en digital transformation som kallas för Industri 4.0. Rapporten har som syfte att undersöka de utmaningar och möjligheter som finns med introducerandet samt implementerandet av 5G teknologin i tillverkande industrier. Metoden i denna studie är en kvalitativ studie där fyra intervjuer har hållits med två företag från användarsidan, Scania och AstraZeneca, samt två företag från utvecklarsidan, Ericsson och H&D Wireless. Utöver detta gjordes en litteratursökning för att skapa en teoretisk grund samt en observation på Scania Smart Factory för att undersöka utvecklarmiljön. Resultaten från intervjuerna och litteratursökningen visade att det finns möjlighet till stabilare tillgänglighet med cellulär teknik. Tekniken förväntas leverera en hög och jämn nivå, och är således mer driftsäkert jämfört med Wi-Fi som kan ha höga toppar och låga bottnar. Vidare finns möjlighet till ett bättre dataflöde i form av högre hastighet samt en större mängd data som kan hanteras, det förväntas bli renare i fabrikerna eftersom kabelledningar kan ersättas med nätverksdosor som sitter i taket samt en ökad flexibilitet i produktionen. Gällande RTLS applikationen som H&D Wireless har utvecklat finns möjlighet till förbättrad precisionslokalisering med 5G. De intervjuade ser liknande utmaningar när det kommer till utveckling och implementation, bland annat anpassandet av utrustning och verktyg, ett kunskapsgap mellan utvecklare och användare samt framtagandet av en 5G standard. Resultaten visar att företag som utvecklar tjänster och applikationer är långt fram i värdekedjan och är beroende av företags investeringar i tekniken och infrastruktur, samtidigt som dessa inte är med och framställer 5G standarden. Vidare innebär en förbättrad tillgänglighet att tekniken har stor användning vid monitorering av utrustning och kritiska processer, men kan komma att konkurreras med nya versioner av Wi-Fi om tekniken får prestandaförbättringar.Digitalization has gained increased attention in society as well as in various industries as a consequence of the development of new technology that drives growth ahead. Today’s technology has an impact in people’s everyday life and will also affect corporations that operate in all sorts of industries, but especially the manufacturing industry whose industry is undergoing a digital transformation called Industry 4.0. This paper investigates the challenges and opportunities that exist with the introduction and implementation of 5G technologies in manufacturing industries. The method in this study is a qualitative study where four interviews have been held with two companies form the user side, Scania and AstraZeneca,and two companies from the development side, Ericsson and H&D Wireless. In addition to this, a literature search was made to develop a theoretical foundation as well as an observation at Scania Smart Factory Lab to examine the development environment and to see the potential use of the technology. The results from the qualitative study and the literature search showed that there is an opportunity of a more stable availability with cellular technology. It is expected to deliver a high and even level, and is thus more reliable compared to Wi-Fi, which can have high peaks and low bottoms. Furthermore, there is the possibility of a better data flow in form of higher speed as well as a larger amount of data that can be handled. For the RTLS application that H&D Wireless has developed, there is a possibility of improved precision location with 5G. The interviewees see similar challenges when it comes to development and implementation, including the adaption of equipment and tools, a knowledge gap between developers and users, and the development of a 5G standard. The results show that companies that develop services and applications are far ahead in the value chain and are dependent on the users investments in the technology and infrastructure, while these are not involved in constructing the 5G standard. In addition, improved availability means that the technology has great use in monitoring equipment and critical processes, but may be competing with new versions of Wi-Fi if the technology acquires performance improvements.
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Alyas, Lailee. "Kundkrav för service av mobilnät i stora industrier." Thesis, KTH, Hållbar produktionsutveckling (ML), 2021. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-297916.
Full textAbstract:
Detta är ett examensarbete inom Industriell teknik och produktionsunderhåll som handlar om kundkrav för service av mobilnät i stora industrier. De stora industrierna, som exempelvis Scania och Boliden, har fokus på att underlätta underhåll och hantering av produktionen med hjälp av automation och digitalisering i sina företag. Idag är det nya mobilnätet, 5G, en efterfrågad teknologi i stora industrier med stora produktionsanläggningar, som gör det möjligt att koppla upp de fysiska komponenterna och därmed effektivisera sitt företag. I detta arbete har intervjuer genomförts med tre svenska företag, Ericsson, Scania och Boliden, där de stora kraven med implementering och användning av 5G tagits fram. Utöver den kvalitativ studien har en litteraturstudie genomförts, där kravet var att välja information som inriktar sig på 5G och dess implementering i stora produktionsanläggningar. Målet med detta arbete är att identifiera kundens behov av egen service och kundkrav på operatören vid implementering och användning av 5G, samt komma fram med ett förslag på ett SLA. Resultaten, från intervjuer och litteraturstudie, visar att kundens krav på operatören överväger kundkrav av egen service. Vid implementering av 5G måste industrikunder ställa om hela produktionen, vilket kräver ny utrustning, ny teknik och kompetent personal. Dessa krav ska operatörer, som implementerar och levererar mobilnät, ta hand om. Industrikunder har också krav att kunna själv hantera vissa delar i 5G-mobilnätet, exempelvis att ha tekniker som kan ta hand om enkel underhåll. Detta gör nätet säkrare och effektivare men även billigare, då operatören inte behöver genomföra enklar underhållsarbete. Vidare har ett förslag på ett SLA tagits fram, där vissa krav som industrikunder hade på ett serviceavtal dokumenterades.The conducted project within the program of Industrial Technology and Production Maintenance concerns the industrial customer requirements for service of mobile networks within large industries. The large industrial customers, such as Scania and Boliden, have an immense focus on supporting the maintenance processes and managing production with the help of automation and digitalization within their companies. Today, the new mobile network of 5G, is a sought-after technology within large industries with large production facilities, that enables the opportunity to connect physical components and thereby increasing the efficiency within the operations. In this thesis work, interviews have been conducted with three Swedish companies, Ericsson, Scania, and Boliden. This is where the requirements of implementation and usage of 5G network have been determined. Moreover, a literature study has also been carried out with the requirement of selecting information that emphasizes on 5G and implementation within large production facilities. The objective of this thesis work is to identify the requirements of large industrial customers, such as their needs for self-maintenance, their requirements on the network operator during implementation and usage of 5G. Finally, the objective is to also present a Service Level Agreement or SLA. The result from the interview and the literature study shows that the customer requirements on the network operator are higher than the requirements the network operator has on thecustomers. During the implementation of 5G, industrial customers must adapt and change their production facilities, which requires new equipment, technology, and competent workers. These aspects should be considered by the and handled by the network operator. Industrial customers also have the condition of handling certain areas of the 5G network themselves, for example having technicians ready that can conduct simple maintenance. This in turn will enable more secure and efficient network and on the same time, at a lesser cost, due to the network operator no longer must conduct simple maintenance. Furthermore, a proposition for a Service Level Agreement have been composed, where the requirements from the industrial customers were documented.
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Lundberg, Oscar. "Channel Characteristics Variations from Switching Between Narrow Beams." Thesis, Luleå tekniska universitet, Institutionen för teknikvetenskap och matematik, 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:ltu:diva-65628.
Full textAbstract:
The demand for higher throughput and lower latency in telecommunication systems is growing. Upcoming telecommunication systems will operate at higher frequencies (above 15 GHz) compared with previous systems (below 6 GHz). Antenna arrays will be employed in upcoming systems for increased link budget (coverage) and multiple input multiple output channels. This implies that narrow beams will be used. Beam tracking and beam steering is necessary to follow the user equipment. It is hypothesised that changing beam direction changes the channel condition for the communication link. In this work beam changes in data gathered with a 5G testbed is analysed at both 15 GHz and 28 GHz. The results show that the channel is indeed affected by beam changes. Statistical results of the conducted analysis are presented followed by specific examples on how the channel is affected by the beam changes. Knowledge on how the channel is affected by beam changes is of interest when designing systems for beam selection. The results show a nearly threefold increase of rank changes immediately after a beam change at 15 GHz. The probability for a rank change up or down is found to be equal. At 28 GHz the metric used for channel richness is singular value ratio. The statistical results show that the difference in singular value ratio before and after a beam change is increased by a factor 2. It is also shown that grating lobes may have a significant effect on the channel richness when changing beam direction.
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Saha, Sumit. "RF Front-End Design for X Band using 0.15µm GaN HEMT Technology." Thesis, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2016. http://hdl.handle.net/10393/34622.
Full textAbstract:
The primary reason for the wireless technology evolution is towards building capacity and obtaining higher data rates. Enclosed locations, densely populated campus, indoor offices, and device-to-device communication will require radios that need to operate at data rates up to 10 Gbps. In the next few years, a new generation of communication systems would emerge to better handle the ever-increasing demand for much wider bandwidth requirements. Simultaneously, key factors such as size, cost, and energy consumption play a distinctive role towards shaping the success of future wireless technologies. In the perspective of 3GPP 5G next generation wireless communication systems, the X band was explicitly targeted with a vast range of applications in point to point radio, point to multi point radio, test equipment, sensors and future wireless communication.
An X-band RF front-end circuit for next generation wireless network applications is presented in this work. It details the design of a low noise amplifier and a power amplifier for X band operation. The designed amplifiers were integrated with a wideband single-pole-double-throw switch to achieve an overall front-end structure for 10 GHz. The design was carried out and sent for fabrication using a GaN 0.15µm process provided by NRC, a novel design kit. Due to higher breakdown voltage, high power density, high efficiency, high linearity and better noise performance, GaN HEMTs are a suitable choice for future wireless communication. Thus, the assumption is to further explore capabilities of this process in front-end design for future wireless communications.
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Åkesson, Emma. "Information visualization of network parameters in private cellular network solutions." Thesis, KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), 2020. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-280858.
Full textAbstract:
In the upcoming years, industrial enterprises are expected to undergo a major transformation, as the Internet of Things (IoT) reaches widespread adoption. A key enabler behind this transformation, known as Industry 4.0, is the 5th generation of cellular networks (5G). Through privately owned networks, enterprises will be able to utilize the 5G technology to tailor the network to meet their needs in terms of security, reliability, and quality of service. Although much of the technology is currently in place, few efforts have been dedicated to help enterprises understand and optimise the value that this new solution brings. One way of making 5G more accessible is through information visualization of its data. Dashboards are today the widely adopted tool for processing data in organisations. This study aimed at examining the affordances and challenges of information visualization of 5G network data in such a tool, in order to make 5G more accessible. A large number of commercial network management dashboards were reviewed in relation to research on effective dashboard design, and a prototype was developed and evaluated with seven user experience experts. Results from the expert review suggests information visualization clearly aided communication of the five visualized network parameters: throughput, latency, availability, coverage, and devices. However, to fully examine the usefulness of the tool, further research on the tool’s fit in an industry context needs to be conducted.Inom de kommande åren förväntas industriföretag genomgå en stor transformation, i samband med att sakernas internet (engelskans Internet of Things, IoT) når utbredd användning. En viktig möjliggörare bakom denna transformation, känd som Industri 4.0, är den 5:e generationens mobilnät (5G). Genom privatägda mobilnät kommer företag att kunna använda 5G teknologin till att skräddarsy sina nätverk för att tillgodose de egna behoven gällande säkerhet, tillförlitlighet och kvalitet. Trots att mycket av 5G teknologin redan är på plats, har få ansträngningar gjorts för att hjälpa företag förstå och optimera värdet som denna nya lösning medför. Ett sätt som kan göra 5G mer lättförståeligt är genom informationsvisualisering av dess data. Dashboards är idag det mest använda verktyget för att bearbeta data i organisationer. Denna studie ämnade därför att undersöka fördelarna och nackdelarna med informationsvisualisering av data från ett privat 5G-nät i ett sådant verktyg. Ett stort antal kommersiella dashboards för nätverksprestationshantering granskades i förhållande till forskning inom området för effektiv design av dashboards, och en prototyp utvecklades och utvärderades med sju experter inom användarupplevelse. Resultaten från expertgranskningen tyder på att användningen av informationsvisualisering klart hjälpte i kommunikationen av de fem visualiserade nätverksparametrarna: genomströmning, svarstid, tillgänglighet, täckning och uppkopplade enheter. Däremot krävs ytterligare forskning kring verktygets roll i industriell kontext för att kunna göra en fullständig granskning av verktygets användbarhet.
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Cayron, Audrey. "Intégration de dispositifs passifs 3D compacts et performants.Application à la réalisation d’une matrice de Butler 4×4 en bande Ka." Thesis, Toulouse, INSA, 2020. http://www.theses.fr/2020ISAT0006.
Full textAbstract:
La complexité des systèmes RF intégrés pour les applications sans fil grand public s’accroit, et exige de revisiter l’intégration des circuits passifs RF et microondes. De nouvelles solutions offrant plus de compacité et de performance doivent être recherchées, avec un coût de fabrication qui doit rester faible. Parmi celles-ci, une filière technologique 3D de type « Integrated Passive Devices » (IPD) est développée au LAAS CNRS et par la société 3DiS Technologies depuis plusieurs années. Après avoir démontré les capacités de la technologie pour l’intégration de solénoïdes extrêmement compacts et performants, le travail présenté dans ce manuscrit ajoute l’intégration des condensateurs pour faire évoluer la technologie vers la fabrication de fonctions passives RF complexes.Le manuscrit s’articule en trois chapitres. Une première partie dresse une revue des procédés technologiques existants pour la fabrication de systèmes RF et met en évidence l’importance de disposer de composants passifs compacts et performants pour pouvoir intégrer les circuits MMIC. Dans ce contexte, nous présentons les avantages apportés par une solution d’intégration 3D bas coût telle que celle proposée. Dans une deuxième partie, nous présentons le développement de condensateurs Métal Isolant Métal (MIM). Les caractérisations montrent que les condensateurs présentent des performances équivalentes à celles recensées dans la littérature avec de très bons coefficients de qualités. Nous appliquons ensuite la technologie 3D complète à la réalisation de deux transformateurs adaptés en impédance 50 ohms en utilisant des condensateurs. Le procédé technologique de fabrication des deux circuits est décrit. Dans la bande d’adaptation, les circuits fabriqués et caractérisés affichent des pertes en transmission équivalentes aux pertes théoriques minimales estimées à partir du gain disponible maximum des transformateurs. Ces résultats confirment les bonnes performances des condensateurs MIM développés qui introduisent des pertes minimes pour les circuits fabriqués. Aucun problème de fabrication n’est relevé pour les transformateurs adaptés, ce qui permet de valider le procédé technologique complet pour l’intégration de condensateurs et de solénoïdes.Sur la base de ces résultats, le dernier chapitre est consacré au développement d’une matrice de Butler 4×4 destinée à piloter un faisceau de quatre éléments rayonnants en visant la 5G comme contexte applicatif. Des pertes en transmissions inférieures à 3,5 dB et un écart sur les déphasages en sorties de 16° sont relevés pour une large bande passante de 24 GHz à 29 GHz. Ces résultats de mesure sont à l’état de l’art et surpassent les solutions existantes, en particulier au niveau de la surface occupée de seulement 0,84 mm2. Ces résultats démontrent le potentiel de la technologie 3D à réaliser un compromis innovant entre densité d’intégration et performancesThe complexity of embedded RF systems in consumer wireless applications is increasing, and requires to improve the integration of RF and microwave passive circuits. New solutions that offer more compactness and performance have to be developed, while maintaining a low manufacturing cost. Among Integrated Passive Devices (IPD) technologies, a 3-D technology has been developed at the LAAS CNRS and by 3DiS Technologies for several years. Results demonstrate that the manufactured solenoids exhibit high compactness and high-performance. This PhD thesis aims to develop the integration process of capacitors in order to evolve the technology towards the fabrication of complex passive RF functions.The manuscript is divided into three chapters. The first chapter reviews the technological processes that enable the manufacture of RF systems and highlights the challenges for integrating high-performance passive components. It also presents the advantages of a low-cost 3-D integration solution such as the one proposed. In the second chapter, we present the development of Metal Insulator Metal (MIM) capacitors. The characterization result show that capacitors present performances equivalent to those identified in the literature with high quality factors. We then manufacture two transformers matched to 50 ohms using capacitors. The technological process is described. The manufactured and measured circuits show that transmission losses are close to those obtained at the maximum available gain of the transformers. These results confirm the good performance of the developed capacitors since they introduce minimal losses for the manufactured circuits. No technological problems are encountered during the manufacturing of the two transformers, which validates the complete technological process for the integration of capacitors and solenoid.Based on these results, we present in the last chapter the development of a 4×4 Butler matrix dedicated to 5G beamforming applications. In a large bandwidth ranging from 24 GHz to 29 GHz, insertion losses for the four outputs of the matrix are under 3.5 dB and the phase difference between the outputs are reached with a deviation of less than 16°. The measured results are at the state of the art and overcome those of the existing IPD solutions, in particular for the occupied aera that does not exceed 0.84 mm2. These performances allow us to conclude on the potential of 3-D IPD technology to achieve an excellent compromise between integration density and performance
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Foglia, Manzillo Francesco. "Wideband and flat multibeam antenna solutions for ultrafast communications in millimeter band." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S110/document.
Full textAbstract:
La demande toujours croissante de connectivité et de débit de données requiert une rupture dans la conception des futurs réseaux de communication et systèmes radio. Plusieurs applications émergentes en bande millimétrique, notamment les réseaux mobiles de cinquième génération (5G) et les communications satellites, exigent des antennes large bande qui assurent une grande couverture angulaire, tout en étant à la fois compactes, facilement intégrables et à bas coût.Cette thèse propose des systèmes antennaires multifaisceaux large bande et à très grande couverture angulaire, appelés «Continuous Transverse Stub Antenna» (CTS), pour réaliser un bon compromis de l’ensemble de ces objectifs. L’architecture de l’antenne comprend un réseau de fentes longues excitées par un réseau d’alimentation en chandelier, basé sur des guides d’onde à plans parallèles. Cette structure est excitée par un formateur de faisceaux quasi-optique co-intégré. La première partie du manuscrit présent des nouveaux modèles numériques qui facilitent la conception de chaque sous-système de l’antenne et permettent l’analyse des performances globales, soit en termes d’adaptation, soit en termes de diagrammes de rayonnement. Ces outils sont exploités pour la conception d’antenne et pour étudier les limites en balayage. La thèse se poursuit en présentant de nouvelles solutions technologiques et de nouveaux design pour intégrer les antennes CTS dans des modules multicouches planaires et à faible profil. La conception et la caractérisation de deux antennes intégrées en technologie LTCC pour des points d’accès 5G à 60 GHz sont discutées. L’une des deux est à faisceau fixe, l’autre est à balayage électronique, avec une couverture de ±40°, de faibles lobes secondaires et un niveau élevé de recoupement des faisceaux. Enfin, nous proposons l’association de radomes polarisants planaires à faible profil aux antennes CTS, pour réaliser des systèmes rayonnants en polarisation circulaire. Une méthodologie systématique pour la conception de polarisateurs à très large bande est présentée, ainsi qu’un design couvrant entièrement la bande Ka pour des applications satellitesThe ever-growing demand for fast and seamless connectivity shows the need of new wireless standards and technologies. Novel broadband, wide-angle scanning antennas achieving an optimal trade-off among size, gain, efficiency and costs are crucial to the development of emerging applications at millimeter waves, such as fifth-generation (5G) mobile networks and satellite communications. In this thesis, multibeam parallel-fed continuous transverse stub (CTS) array antennas are proposed as possible candidates for future mm-wave communications and are developed to tackle these requirements. The antenna architecture comprises an array of long slots, a corporate feed network based on parallel plate waveguides (PPWs) and an integrated quasi-optical beamformer. First, novel numerical models for the analysis of each subsystem and of the overall antenna, are presented, which enable an efficient and modular design of CTS antennas. These tools are exploited to derive design guidelines and assess the scanning performance. Then, novel design and technological solutions for the integration of CTS antennas in flat, low-profile multilayer modules are discussed. The design and characterization of two prototypes in LTCC technology, for 60-GHz mobile access points are presented: a fixed beam array and a switched-beam antenna with a field of view of ±40°, low SLLs and high beam overlap. Finally, planar linear-to-circular polarization converters are proposed to realize circularly polarized CTS antenna systems. A procedure to achieve an ultra-wideband, low-loss polarization conversion is outlined and a design for Ka-band satellite application is presented
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Liu, Jin. "Business models based on IoT, AI and blockchain." Thesis, Uppsala universitet, Industriell teknik, 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-360052.
Full textAbstract:
Every time the development of technology enters a new epoch, big changes inthe business and society will follow. Especially for the entrepreneurs, it signifies both opportunities and challenges at the same time. In the next decade, IoT, AI and blockchain will be the main driving forces in the upcoming technological revolution and demonstrate great synergic potential. There is an old saying, “In a strong wind even turkeys can fly”. The company who can seize this chance may become to the next GAFAs (Google, Amazon, Facebook and Apple); whereas those who completely ignores it may be rolled out of the marketeventually. Business model canvas is a very popular method for startups to align the resources and formulate the strategy, which is also the framework used in our research. The main target of this thesis is to demonstrate a thinking method to converge these new technologies in the business models and evaluate the most significant elements in the business planning stage. It could help the future startups to take advantages of the opportunities and overcome the challengesin the new business environment.
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Yrjölä, S. (Seppo). "Analysis of technology and business antecedents for spectrum sharing in mobile broadband networks." Doctoral thesis, Oulun yliopisto, 2017. http://urn.fi/urn:isbn:9789526214993.
Full textAbstract:
Abstract Sharing is emerging as one of the megatrends influencing future business opportunities, and wireless communications is no exception to this development. Future mobile broadband networks will operate on different types of spectrum bands including shared spectrum, which calls for changes in the operation and management of the networks. The creation and capture of value by the different players in the mobile broadband ecosystem is expected to change due to regulation, technology, and business landscape related drivers that concern not only spectrum sharing, but also sharing of other resources such as infrastructure, technologies, or data. This thesis examines the key business and technology enablers needed to exploit spectrum sharing in mobile broadband networks, and presents the business model characteristics and strategic choices that spectrum sharing concepts support. Action research and integral scenarios methodologies were applied for strategic and business analysis utilizing the capacity and expertise of the policy, business and technology research communities. The thesis introduces a new approach to analyze the scalability of the spectrum sharing concepts and their business model elements utilizing sharing economy antecedent factors. The results indicate that all analyzed sharing concepts meet basic requirements to scale. The Licensed Shared Access (LSA) leverages existing assets and capabilities of the mobile network operator domain, the Citizens Broadband Radio Service (CBRS) extends the business model dynamics from connectivity to content, context and commerce, and the hybrid usage of Ultra High Frequency (UHF) band by Digital Terrestrial TV (DTT) and downlink Long Term Evolution (LTE) (HUHF) enables new collaborative opportunities between converging communication, Internet and media domains. The thesis validates the feasibility of spectrum sharing between mobile broadband networks and other types of incumbent spectrum users utilizing Finnish cognitive radio field trial environment (CORE), and expands the notion of spectrum sharing beyond the mobile broadband domain to be applied to other wireless systems including the media and broadcasting. The presented results can be used in developing the future mobile broadband systems enhanced with innovative spectrum sharing enabled business models to cope with the growing demand for capacity and new services by humans and machinesTiivistelmä Jakamistalous on yksi suurista tulevaisuuden liiketoimintamahdollisuuksiin vaikuttavista trendeistä, eikä langaton tietoliikenne ole tässä poikkeus. Tulevaisuuden laajakaistaiset matkapuhelinverkot tulevat hyödyntämään erityyppisiä radiotaajuuksia, kuten jaettuja taajuuskaistoja, mikä vaatii muutoksia verkkojen toimintoihin ja hallintaan. Eri toimijoiden arvonluonti- ja ansaintamahdollisuuksien odotetaan muuttuvan näissä liikkuvan laajakaistan ekosysteemeissä regulaation, teknologian ja liiketoimintaympäristön kehittyessä, ei vain taajuuksien jakamisessa, vaan myös kun kyseessä on muiden resurssien kuten infrastruktuurin, teknologioiden tai tiedon jakaminen. Väitöskirja tutkii teknologia- ja liiketoimintaedellytyksiä taajuusjakomenetelmille matkapuhelinverkoissa, sekä esittelee ja analysoi menetelmien mahdollistamia liiketoimintamalleja ja strategisia valintoja. Strategia- ja liiketoiminta-analyyseissä käytettiin toimintatutkimus- ja skenaariomenetelmiä poikkitieteellisissä tutkimusprojekteissa yhteistyössä reguloinnin, liiketoiminnan ja tekniikan tutkimusyhteisöjen kanssa. Tutkimus esittelee uuden lähestymistavan taajuusjakotekniikoiden liiketoimintamallien skaalautuvuuden analysointiin jakamistalouden määritelmiä hyödyntäen. Tulokset osoittavat, että kaikki tutkitut tekniikat täyttävät perusedellytykset skaalautuvuudelle; Licensed Shared Access (LSA) hyödyntäen matkapuhelinoperaattorin olemassa olevia resursseja ja kyvykkyyksiä, Citizens Broadband Radio Service (CBRS) laajentaen liiketoimintamalleja tietoliikenteestä sisältöön, kontekstiin ja kaupankäyntialustoihin, sekä digitaalitelevision ja langattoman LTE-tekniikan hybridikäyttö UHF-taajuuskaistalla (HUHF) mahdollistaen uusia liiketoimintamahdollisuuksia lähentyvien tietoliikenne-, Internet- ja mediaekosysteemien välillä. Väitöskirja tulokset vahvistivat taajuuden jakamisen soveltuvuuden liikkuvan laajakaistaverkon ja saman taajuusalueen eri teollisuudenalan haltijan välillä suomalaisessa CORE kenttätestausympäristössä, ja laajensivat taajuusjakotekniikan sovellettavuutta myös muihin langattomiin järjestelmiin sisältö- ja mediajakelussa. Esitettyjä tuloksia voidaan hyödyntää tulevaisuuden langattomien laajakaistaverkkojen kehitystyössä vastaamaan ihmisten ja koneiden kasvaviin tietoliikennepalveluiden ja -kapasiteetin tarpeisiin hyödyntäen tehokkaita taajuusjakotekniikoita ja niiden mahdollistamia innovatiivisia liiketoimintamalleja
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Suárez, Trujillo Luis Carlos. "Securing network slices in 5th generation mobile networks." Thesis, Brest, 2020. http://www.theses.fr/2020BRES0050.
Full textAbstract:
Le « network slicing » est la pierre angulaire pour la conception et le déploiement de services de communication à forte valeur ajoutée qui seront supportés par les nouveaux cas d’usage introduits par la nouvelle architecture 5G. Ce document souligne le défi que représente l’isolation des « network slices », et la gestion de sa sécurité en fonction des politiques retenues.Tout d’abord, un nouveau modèle de contrôle d’accès a été créé. Il permet de sécuriser les interactions entre les fonctions réseaux supportées par les systèmes 5G. Ensuite, la gestion des interactions entre les «network slices » a été abordée. On utilise le concept de chaînes de « network slices », qui seront mises en oeuvre après validation des contraintes de sécurité selon la politique choisie. Enfin, une méthode de quantification de l’isolation a été mise au point, permettant de connaître le degré d’isolation d’un service de communication offert via des « network slices». Cela permet aux opérateurs de réseau et aux clients de mesurer le degré d’isolation, puis d’améliorer la configuration des « network slices » afin de le renforcer. Ces éléments établissent un cadre solide contribuant à sécuriser, verticalement, les services de communication d’un réseau 5G et à évaluer le degré de sécurité en ce qui concerne leurs interactions et leur isolationNetwork slicing is a cornerstone in the conception and deployment of enriched communication services for the new use cases envisioned and supported by the new 5G architecture.This document makes emphasis on the challenge of the network slicing isolation and security management according to policy. First, a novel access control model was created, that secures the interactions between network functions that reside inside the 5G system. Then, the management of the interactions between network slices was addressed. We coin the concept of network slice chains, which are conceived after security constraint validation according to policy. Lastly, a method to quantify isolation was developed, permitting to find out how well isolated a communication service is, which is offered via network slices. This enables network operators and customers to measure the isolation level and improve the configuration of the network slices so the isolation level can be enhanced. These components establish a solid framework that contributes to secure, vertically, the communication services of a 5G network and assess how secure they are with respect to their interactions and isolation
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Sobehy, Abdallah. "Machine learning based localization in 5G." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAS012.
Full textAbstract:
La localisation est le processus d'estimation de la position d'une entité dans un système de coordonnées local ou global. Les applications de localisation sont largement réparties dans des contextes différents. Dans les événements, le suivi des participants peut sauver des vies pendant des crises. Dans le domaine de la santé, les personnes âgées peuvent être suivies pour répondre à leurs besoins dans des situations critiques comme les chutes. Dans les entrepôts, les robots transférant des produits d'un endroit à un autre nécessitent une connaissance précise de ses positions, la position des produits ainsi que des autres robots. Dans un contexte industriel, la localisation est essentielle pour réaliser des processus automatisés qui sont assez flexibles pour être reconfiguré à diverses missions. La localisation est considérée comme un sujet de grand intérêt tant dans l'industrie que dans l'académie, en particulier avec l'avènement de la 5G avec son "Enhanced Mobile Broadband (eMBB)" qui devrait atteindre 10 Gbits/s, "Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC)" qui est moins d'une milliseconde et "massive Machine-Type Communication (mMTC)" permettant de connecter environ 1 million d'appareils par kilomètre.Dans ce travail, nous nous concentrons sur deux principaux types de localisation; la localisation basée sur la distance entre des appareils et la localisation basée sur les empreintes digitales. Dans la localisation basée sur la distance, un réseau d'appareils avec une distance de communication maximale estime les valeurs de distances par rapport à leurs voisins. Ces distances ainsi que la connaissance des positions de quelques nœuds sont utilisées pour localiser d'autres nœuds du réseau à l'aide d'une solution basée sur la triangulation. La méthode proposée est capable de localiser environ 90% des nœuds d'un réseau avec un degré moyen de 10.Dans la localisation basée sur les empreintes digitales, les réponses des chaînes sans fil sont utilisées pour estimer la position d'un émetteur communiquant avec une antenne MIMO. Dans ce travail, nous appliquons des techniques d'apprentissage classiques (K-nearest neighbors) et des techniques d'apprentissage en profondeur (Multi-Layer Perceptron Neural Network et Convolutional Neural Networks) pour localiser un émetteur dans des contextes intérieurs et extérieurs. Notre travail a obtenu le premier prix au concours de positionnement préparé par IEEE Communication Theory Workshop parmi 8 équipes d'universités de grande réputation du monde entier en obtenant une erreur carrée moyenne de 2,3 cmLocalization is the process of determining the position of an entity in a local or global coordinate system. The applications of localization are widely spread across different contexts. For instance, in events, tracking the participants can save lives during crises. In health-care, elderly people can be tracked to respond to their needs in critical situations like falling. In warehouses, robots transferring products from one place to another require accurate knowledge of products' positions as well as other robots. In industrial context of the factory of the future, localization is invaluable to achieve automated processes that are flexible enough to be reconfigured for various purposes. Localization is considered a topic of high interest both in the academia and industry especially with the advent of 5G. The requirements of 5G pave the way for revolutionizing localization capabilities; Enhanced Mobile Broadband (eMBB) that is expected to reach 10 Gbits/s, Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC) which is less than 1 ms and massive Machine-Type Communication (mMTC) allowing to connect around 1 million devices per km.In this work, we focus on two main types of localization; range-based localization and fingerprinting based localization. In range-based localization, a network of devices with a maximum communication range estimate inter-distance values to their first-hop neighbors. These distances along with knowledge of positions of few anchor nodes are used to localize other nodes in the network using a triangulation based solution. The proposed method is capable of localizing ≈ 90% of nodes in a network with an average degree of ≈ 10.In the second contribution, wireless channel responses, aka. Channel State Information (CSI) is used to estimate the position of a transmitter communicating with a MIMO antenna. In this work, we apply classical learning techniques (K-nearest neighbors) and deep learning techniques (Multi-Layer Perceptron Neural Network and Convolutional Neural Networks) to localize a transmitter in indoor and outdoor contexts. Our work achieved the first place in the indoor positioning competition prepared by IEEE's Communication Theory Workshop among 8 teams from highly reputable universities worldwide by achieving a Mean Square Error of 2.3 cm
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Caldwell, Sean W. "On Traffic Analysis of 4G/LTE Traffic." Cleveland State University / OhioLINK, 2021. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=csu1632179249187618.
Full text
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Gopala, Kalyana. "Multiple Antenna Communications for 5G." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS352.
Full textAbstract:
Duplexage par division dans le temps (TDD) Massive Multiple Input Multiple Output (MaMIMO) dépend de la réciprocité de canal pour obtenir des informations d'état de canal au niveau de l'émetteur (CSIT). Toutefois, le canal numérique global de bout en bout n’est pas réciproque en raison de la présence de chaînes de transmission (Tx) et de réception (Rx), qui doivent être corrigées à l’aide de facteurs de calibration. Nous fournissons une expression simple et élégante du Cramér-Rao Bound (CRB) pour l’estimation des paramètres de calibration. Nous analysons des approches des moindres carrés existants et proposons des algorithmes optimaux. Nous considérons également la beamforming pour une liaison MIMO point à point variant rapidement dans le temps. Dans un système Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), il en résulte une interférence entre porteuses (ICI). Avec une hypothèse de variation linéaire de canal à travers le symbole OFDM, il a été observé que le problème est similaire à celui d'une conception de beamformer MIMO par canal de diffusion à interférence (IBC). Le design du beamformer prend en compte le fenêtrage de réception en utilisant le préfixe cyclique en excès. En plus de la CSIT complète, nous étudions également des approches qui maximisent le Expected Weighted Sum Rate (EWSR) lorsque la Tx n’a qu’une connaissance partielle du canal. Premièrement, nous utilisons une approximation de système large qui fonctionne également bien pour un petit nombre d’antennes Tx et Rx. Nous analysons également la possibilité d’utiliser la métrique Expected-signal-expected-interference-WSR de signal EWSR. Enfin, les résultats expérimentaux sont présentésTime Division Duplexing (TDD) Massive Multiple Input Multiple Output (MaMIMO) with a massive number of base station (BS) antennas relies on channel reciprocity to obtain Channel State Information at Transmitter (CSIT). However the overall end to end digital channel is not reciprocal due to the presence of Transmit (Tx) and Receive (Rx) chains which need to be corrected using calibration factors. Our work provides a simple and elegant expression of the Cramer Rao Bound (CRB) for calibration parameter estimation. We provide analysis for the existing least squares approaches and propose optimal algorithms to estimate the calibration parameters. We also consider beamforming for a rapidly time-varying point to point MIMO link. In an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) sytem, this results in inter-carrier interference (ICI). With an assumption of linear channel variation across the OFDM symbol, it is observed that the beamformer design problem is similar to that of a MIMO Interfering Broadcast Channel (IBC) beamforming design. The beamformer design takes into account receive windowing using the excess cyclic prefix and the window is jointly designed with the Tx beamformer. In addition to full CSIT, we also investigate partial CSIT approaches that maximize Expected Weighted Sum Rate (EWSR) where the Tx has only partial knowledge of the channel. First, we use a large system approximation that also works well for a small number of Tx and Rx antennas to derive the beamformers. In our work, we also analyze the possibility of using the Expected-signal- expected-interference-WSR metric instead of the EWSR. Finally, experimental results on the Eurecom MaMIMO testbed are presented
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Dehghani, Kodnoeih Mohammad Reza. "Développement de nouvelle génération d'antenne 5G dans la bande millimétrique." Thesis, Nantes, 2018. http://www.theses.fr/2018NANT4075/document.
Full textAbstract:
Etre compacte, avoir un faible coût, un gain élevé et être compatible avec dépointage électronique sont quatre des principales caractéristiques requises pour les antennes point à point 5G dans la bande millimétrique. Les bandes millimétriques ont attiré beaucoup d'attention ces dernières années car elles sont capables de fournir une communication à haut débit (jusqu'à 10 Gbits/s) en raison de leur large bande passante (jusqu'à 20%). Différentes technologies d'antenne ont été proposées pour telles applications, avec leurs avantages et leurs inconvénients. Ce sont soit des solutions coûteuses, telles que des réseaux d'antennes directement alimentés (réseaux de cornets, réseaux de fentes, etc.), soit des solutions volumineuses telles que les antennes avec alimentation quasi-optique (lentilles, réseaux transmetteurs et réseaux réflecteurs). Dans cette thèse, une antenne compacte, faible coût et directive basée sur des solutions quasi optiques est proposée pour la bande V (57-66 GHz). Une solution d'antenne à faisceau fixe optimisée avec une distance focale réduite est d’abordconçue puis validée par des mesures en champ lointain. Par la suite, la compatibilité de cette solution d'antenne pour le dépointage électronique est étudiée, et deux solutions de dépointage sont proposées. Ces solutions sont caractérisées à la fois par des simulations et des mesures. Enfin, en perspective, des solutions possibles pour intégrer des propriétés telles que le fonctionnement bi-fréquence ou en double-polarisation sont proposéesLow-profile, low cost, high gain and beam steerable are four of the key features required for 5G point-to-point antennas at millimeter waves. Millimeter-wave bands gained a lot of attention recently as they are capable to provide high data rate communication (up to 10 Gbps) due to their large bandwidth (up to 20%). In the recent years, different antenna technologies have been proposed for such applications, with their advantages and weaknesses. They are either costly solutions, such as directly fed antennas arrays (horn arrays, slot arrays, etc.), or bulky ones such as quasi-optical antenna solution (lenses, transmit-arrays and reflect-arrays). In this thesis, a compact, low cost and high gain antenna based on quasi-optical solutions is proposed in V-band (57-66 GHz). At first an optimized fixed beam antenna solution with reduced focal distance is designed and validated by outdoor measurements. Afterwards, the compatibility of this antenna solution for electronic beam steering is studied, and two beam steering solutions are proposed. These solutions are characterized by both simulations and measurements. Finally, perspective solutions to integrate properties such as dual-frequency and dual-polarization into the antenna solution are proposed
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Mohsen, Ali. "Harmonic feedback multi-oscillator for 5G application." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0335/document.
Full textAbstract:
Le projet de thèse porte sur l'oscillateur harmonique; l'oscillateur dépend du signal de fréquence fondamentale à 25 GHz, qui est amplifié à l'aide d'un LNA et d'un amplificateur de puissance afin de générer un troisième signal harmonique à 75 GHz en sortie et de faire une contre-réaction du signal fondamental afin d'assurer la continuité de l'oscillation. Un diplexeur est utilisé pour séparer les deux fréquences à l’étage de sortie, en tenant compte de l’amélioration de la puissance de sortie, du bruit de phase et de l’efficacité de puissance ajoutée PAE à la fréquence candidate de l’application 5G. La technologie de transistor choisie est le FDSOI 28 nm de STMicroelectronicsThe PhD project is about harmonic oscillator; the oscillator depends on the fundamental frequency signal at 25 GHz which is amplified using an LNA and power amplifier in order to generate third harmonic signal at 75 GHz at the output, and feedback the fundamental signal to ensure the continuity of the oscillation. A diplexer is used to separate between both frequencies at the output stage, taking in consideration the improvement of the output power, phase noise, and the power added efficiency PAE at the candidate frequency of 5G application. The transistor technology chosen is the 28nm FDSOI from the STMicroelectronics
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Aklamanu, Fred Kwasi Mawufemor. "Intent-based networking for 5G mobile networks." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAS013.
Full textAbstract:
Les réseaux mobiles utilisent actuellement une approche impérative pour la fourniture de services réseaux et la gestion du cycle de vie des services. Les sauts de technologie qui accompagnent la 5G vont attirer des millions de nouveaux utilisateurs et d'énormes volumes de données. Plus Les infrastructure de réseaux atteindront une complexité telle qu'une gestion en mode impératif ne pourra pas suivre la hausse escomptée en demandes de services. Les technologies Software Defined Networking (SDN) et Network Function Virtualisation (NFV) tracent la route pour la programmabilité, la flexibilité et l'évolutivité des réseaux mobiles. Les deux technologies offrent un avantage significatif aux Opérateur de réseau (NOs) en terme de gestion de réseaux et de fourniture de services, et élargissent leur marché aux fournisseurs tiers tels des opérateurs de réseau virtuels (VNOs) et des fournisseurs d'application Over-The-Top (OTT). Cependant, ces technologies reposent toujours sur des approches impératives de gestion et de fourniture de services réseaux. Une approche déclarative pour la gestion des réseaux services est nécessaire pour gérer leur accroissement du réseau de manière transparente, ce qu'offre une approche de réseautage basé sur l'intention (IBN). L'IBN consiste à organiser et à abstraire des ensembles d'instructions complexes de gestion et de configuration de réseaux afin de les exposer aux locataires du réseau sous la forme d'une demande de service simple et sans ambiguïté appelé Intention. L'intention décrit QUOI on demande tandis que le réseau gère COMMENT y répondre. La présente thèse propose un cadre de traitement basé sur les Intentions pour le traitement des requêtes par les marchés verticaux. L'étude se concentre sur l'approvisionnement des tranches de réseau 5G dédiées à des applications. La structure aide à la fois les opérateurs et les locataires du réseau à exprimer leur intention dans un langage de 4eme génération proche du langage humain et en langage de transformation (source-à-source)Mobile networks currently provide an imperative approach to network service provisioning and service life-cycle management. With the rapid technology disruptions, there is a wave that brings onboard millions of users, huge data bulks, and more complex network infrastructures which an imperative management approach will not scale up with the expected increase in demand. Software-Defined Networking (SDN) and Network Function Virtualization (NFV) pave the way for programmability, flexibility, and scalability of mobile networks. Both technologies offer significant advantages to the Network Operators (NOs) in terms of network management and service provisioning, which widens their market to 3rd party providers such as Virtual Network Operators (VNOs) and Over-The-Top (OTT) Application Providers. However, these technologies still rely on imperative approaches to manage and provision network services. A declarative approach to network and service management is essential to handle the growth of networks seamlessly, which an Intent-based networking (IBN) approach provides. IBN consists of organizing and abstracting sets of complex network management and configuration instructions so as to expose them to network tenants in the form of a simple and unambiguous service request called Intent. Intents involve the expression of WHAT while the network handles the HOW. This thesis proposes an Intent-based networking framework for vertical markets with the aim to speed up and simplify the task of network service provisioning and management. The thesis focuses on provisioning 5G network slices using a declarative approach, Intents. The framework aids both operators and network tenants to express their Intent in a high-level language which is close to human language, based on the 4th generation language approach and language transformation (source-to-source) tools. The Intent-Based Networking framework is responsible for the end-to-end deployment of 5G network application slices by staging through different service execution phases including, service configuration, resource allocation, identifying optimal service placement strategy and service lifecycle monitoring without human intervention after Intent expression
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Moret, Boris. "Amplificateur de puissance autonome pour applications OFDM et beamforming de la 5G aux fréquences millimétriques en technologie CMOS avancée." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0672/document.
Full textAbstract:
Afin de répondre à la demande croissante du nombre d'objets connectés et de débits de données plus élevés, la cinquième génération de réseau mobile (5G) va être déployée.Pour répondre à ces défis, la 5G utilisera le beamforming pour améliorer la qualité de transmission et étendre la couverture du réseau. En raison du manque de spectre RF disponible en dessous de 6 GHz, l'industrie de la téléphonie mobile étudie actuellement les bandes de fréquences millimétriques en particulier autour de 28 GHz. L'utilisation de la technologie CMOS pour les applications 5G apparait prometteuse pour le marché de masse que vise la 5G, d'autant qu'aujourd'hui la miniaturisation des transistors CMOS permet un fonctionnement compétitif aux fréquences millimétriques. Pour répondre à toutes les attentes de la 5G notamment en termes de fiabilité, de nouvelles idées en rupture, avec le self-healing et le self-contained, permettent d’utiliser au maximum les avantages de la technologie CMOS tout en proposant un fonctionnement fiable pou rl’amplificateur. Dans le cadre du self-healing et du self-contained, plusieurs circuits son tintégrés sur silicium tel qu'un amplificateur intégrant un détecteur de puissance totalement non invasif pour le self-healing et un amplificateur équilibré pour le selfcontainedIn order to meet the growing demand for more connected objects and higher data rates,the fifth generation of mobile network (5G) will be deployed. To address thesechallenges, the 5G will use beamforming to improve the transmission quality and extendthe network coverage. Due to the lack of available RF spectrum below 6 GHz, the mobileindustry is studying millimeter wave frequency bands in particular around 28 GHz. Theuse of CMOS technology for 5G applications is promising for the 5G mass market,especially nowadays the miniaturization of CMOS transistors allows competitiveoperation at millimeter frequencies. To meet all the expectations of the 5G especially interms of reliability, new breakthrough ideas, with the self-healing and the selfcontained,allow to use all the benefits of CMOS technology to the maximum whileoffering reliable operation for the amplifier. Within the framework of self-healing andself-contained, several circuits are integrated on silicon such as an amplifier integratedwith a totally non-invasive power detector for self-healing and a balanced self-containedamplifier
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Chang, Chia-Yu. "Cloudification and Slicing in 5G Radio Access Network." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2018SORUS293.pdf.
Full textAbstract:
Au cours des dernières décennies, la croissance des statistiques d’utilisation de réseau exige une technologique évolutive. Une question naturelle surgit dans nos esprits: que sera la 5G? Pour répondre à cette question, l’architecture 5G doit être conçue avec un certain niveau de flexibilité via l’intégration des principes de softwarization et virtualisation. Le réseau peut être utilisé de manière efficace et indépendante via la création de plusieurs espaces séparées logiquement, appelés tranches de réseau. De plus, chaque réseau logique peut déployer ses fonctions de réseau dans un environnement de nuage avec la flexibilité d’exécution. À cette fin, l’objectif de cette thèse est d’étudier ces deux techniques: (a) C-RAN et (b) découpage de RAN. Dans la première partie, nous étudions C-RAN, dans lequel les stations de base monolithiques sont remplacées par (1) les éléments radio distribués et (2) les pools centralisés pour des unités de traitement en bande de base. Le concept C-RAN est toujours confronté à des exigences sévères en matière de capacité et de latence de l’interface fronthaul qui connecte l’unité de radio distante distribuée à l’unité de traitement en bande de base centralisée. Dans la deuxième partie, nous nous concentrons sur le découpage RAN non seulement pour permettre des différents niveaux d’isolation et de partage à chaque tranche de réseau, mais également pour customiser le plan de contrôle, le plan utilisateur et la logique de contrôle de réseau virtualisé. Par conséquent, nous proposons un environnement d’exécution flexible pour le système de slicing, nommé «RAN Runtime» pour héberger les instances de service sur chacun des modules RAN sous-jacentsOver the past few decades, the continuing growth of network statistics requires a constantly evolving technology. Therefore, a natural question arises in our minds: what will 5G be? To answer this question, the 5G architecture must be designed with a certain level of flexibility through the integration of softwarization and virtualization principles. Therefore, we can see that 5G will provide a paradigm shift beyond radio access technology in order to establish an agile and sophisticated communication system. The network can be used efficiently and independently by creating multiple logically separated spaces, called network slices. In addition, each logical network can deploy its network functions in a flexible cloud environment. To this end, the goal of this thesis is to study these two techniques: (a) Cloud-RAN and (b) RAN splitting. In the first part, our focus is on the C-RAN concept, in which monolithic base stations are replaced by (1) distributed radio elements and (2) centralized pools for baseband processing units. The C-RAN notion is still confronted with stringent capacity and latency requirements of the fronthaul interface that connects the distributed remote radio unit to the centralized baseband processing unit. In the second part, we focus on RAN cutting not only to allow different levels of isolation and sharing at each slice of network, but also to customize the control plane, user plane and control logic. Therefore, we provide a flexible runtime environment for the "RAN Runtime" slicing system to host service instances on each of the underlying RAN modules
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Saffar, Illyyne. "Machine learning to infer user behavior in 5G autonomic networks." Thesis, Rennes 1, 2020. http://www.theses.fr/2020REN1S039.
Full textAbstract:
L'idée développée dans cette thèse est d’utiliser le Machine Learning Deep Learning et l’analyse de données radio 3GPP pour estimer et prédire le comportement d'un utilisateur, en termes d'habitudes et de préférence d'usage des services mobiles d’un réseau 5G. Le caractère multidimensionnel du comportement de l'utilisateur rend son estimation complexe et reste actuellement un défi. On a donc étudié son estimation sous une approche innovante au regard de l'état de l'art. On a proposé de la réaliser au sein d'un système unifié qui estime en parallèle chaque dimension du comportement. En utilisant des méthodes basées sur l’apprentissage approfondi (deep learning) supervisé et hybride/semi-supervisé, on propose une solution pour la détection de l’environnement (Indoor/ Outdoor Detection (IOD)) et jusqu'à 8 classes d'environnement d’un utilisateur de téléphone portable. Nous proposons ensuite une solution permettant de détecter la catégorie de mobilité (Mobility Speed Profile (MSP) Detection) jusqu'à 8 profils de vitesses. Enfin, une solution innovante basée sur des algorithmes d’apprentissage profond dans une architecture multitâches permet d'estimer conjointement à la fois l'environnement et le profil de mobilité. La comparaison avec l'état de l'art a montré l'efficacité des méthodes proposées. Ce qui permet d'envisager leur utilisation par des opérateurs mobiles au sein de leurs futursThe main idea of this thesis is to use machine learning/deep learning techniques to estimate and predict user behavior by analyzing 3GPP radio signals. The user behavior is defined in terms of habits and preferences while consuming 5G services. The estimation of user behavior is complex and remains a challenge due to its multidimensional nature. We therefore studied an innovative approach for the user behavior estimation: we use a unified system which jointly as well as parallelly estimates each dimension of behavior. Using methods based on supervised and hybrid / semi-supervised deep-learning, we propose a solution for the detection of the user environment (from Indoor/ Outdoor Detection (IOD) to up to 8 classes). We then propose a solution to detect the mobility categories (Mobility Speed Profile (MSP) Detection) up to 8 speed profiles. Finally, an innovative solution jointly estimates both the environment and the mobility profile using deep learning algorithms and a multitasking architecture. The comparison with the state of the art shows the effectiveness of the proposed methods. This allows to consider its deployment by operators in future
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Behrad, Shanay. "Slice specific authentication and access control for 5G." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAS007.
Full textAbstract:
La cinquième génération de réseaux cellulaires mobiles, 5G, est conçue pour prendre en charge un ensemble de nouveaux cas d'utilisation et exigences, par exemple concernant la qualité de service ou la sécurité. En utilisant les technologies de virtualisation et le concept de découpage de réseau, les opérateurs de réseau 5G seront en mesure de fournir des capacités de connectivité spécifiques afin de prendre en charge ces différents cas d'utilisation. Chaque tranche de réseau (network slice) peut être dédiée à un tiers (c'est-à-dire tout acteur commercial qui n'est pas l'opérateur de réseau) et être conçue pour répondre à ses besoins.Cependant, bien que les tranches de réseau puissent être conçues en activant ou en désactivant certaines fonctions réseau, les mécanismes d'authentification et de contrôle d'accès (AAC) restent les mêmes pour toutes les tranches, avec des composants réseau étroitement couplés.Cette thèse propose 5G-SSAAC (5G Slice-Specific AAC), comme première étape pour introduire une conception à couplage plus lâche dans l'ensemble de l'architecture de réseau 5G. 5G-SSAAC permet aux réseaux 5G de fournir divers mécanismes AAC aux tiers selon leurs exigences de sécurité. Pour évaluer ce mécanisme innovant, la thèse analyse les conséquences de l'utilisation du 5G-SSAAC sur la sécurité de l'ensemble du système 5G. La faisabilité du 5G-SSAAC est également présentée avec la mise en œuvre d'un réseau mobile entièrement virtualisé via un banc d'essai basé sur OAI (Open Air Interface). Ce travail évalue enfin l'impact du mécanisme 5G-SSAAC sur la charge du réseau compte tenu du nombre prévu de messages de signalisation AAC par rapport aux mécanismes AAC existants dans les réseaux cellulairesThe fifth generation of mobile cellular networks, 5G, is designed to support a set of new use cases and requirements, e.g. concerning quality of service or security. Using the virtualization technologies and the concept of network slicing, the 5G network operators will be able to provide specific connectivity capabilities in order to support these various use cases. Each network slice can be dedicated to a 3rd party (i.e., any business actor that is not the network operator), and be designed to fit its requirements.However, although network slices can be designed by enabling or disabling certain network functions, the Authentication and Access Control (AAC) mechanisms remain the same for all slices, with tightly coupled network components.This thesis proposes 5G-SSAAC (5G Slice-Specific AAC), as an initial step to introduce a more loosely coupled design into the whole 5G network architecture. 5G-SSAAC enables 5G networks to provide various AAC mechanisms to the 3rd parties according to their security requirements. To assess this innovative mechanism, the thesis analyses the consequences of using the 5G-SSAAC on the security of the whole 5G system. The feasibility of the 5G-SSAAC is also presented with the implementation of a fully virtualized mobile network through an OAI (Open Air Interface) based testbed. This work finally evaluates the impact of 5G-SSAAC mechanism on the network load considering the anticipated number of AAC signalling messages compared to the existing AAC mechanisms in cellular networks
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Zaki, Hindi Ayat. "Transport of critical services over unlicensed spectrum in 5G networks." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAS022.
Full textAbstract:
Cette thèse étudie le transport de services critiques dans les réseaux 5G, où le spectre non-licencié est préconisé pour minimiser le coût et faire face à la forte demande de ressources en fréquences. Nous évaluons d'abord les performances des services critiques type URLLC (Ultra-Reliable Low-Latency Communication) qui a des exigences strictes en matière de fiabilité et de latence, de l'ordre de 99,999% et 1 ms, respectivement, transporté dans le spectre non-licencié. Nous proposons un modèle basé sur une chaîne de Markov pour quantifier la fiabilité sous contrainte de délai, sous procédure d'accès au support Listen-Before-Talk (LBT), puis nous en déduisons le nombre maximum de stations pouvant être servies en même temps, tout en respectant l'URLLC contraintes. Cette analyse est ensuite utilisée pour étudier de nouvelles méthodes pour la transmission conjointe d'URLLC sur les spectres non-licencié et licencié. Nous proposons trois méthodes pour l'accès conjoint aux ressources disponibles et démontrons que la méthode optimale pour accéder aux ressources consiste à utiliser des ressources licenciées, uniquement lorsque la transmission dans le système non-licencié échoue dans un budget de temps donné. Cette méthode est ensuite étudiée dans le cas de plusieurs tenants à proximité en concurrence sur le même canal non-licencié. Si tous les tenants essaient de maximiser leur utilisation des ressources non-licenciées, tout le monde se retrouvera dans une situation type « tragédie des biens communs ». Nous montrons qu'au moins un point d'équilibre existe pour ce système qui minimise le coût pour tous les tenants. Nous étudions ensuite la coexistence d'URLLC avec d'autres services 5G, tels que le haut débit mobile amélioré eMBB (enhanced Mobile Broadband), dans le spectre non-licencié. eMBB a de grandes paquets et son multiplexage avec URLLC peut entraîner une forte dégradation des performances d'URLLC. Pour cela, nous proposons une nouvelle technique pour prioriser les paquets URLLC en les transmettant avec une puissance plus élevée. Cependant, la transmission à haute puissance n'est pas systématiquement effectuée afin de réduire les interférences sur les autres utilisateurs et aussi pour réduire la consommation d'énergie, ce qui est très important pour les appareils alimentés par batterie. Dans ce cas, deux méthodes ont été proposées pour transmettre avec une puissance élevée, en ne le laissant qu'en dernier recours. L'un est indépendant du LBT et transmet une fois le délai de paquet approche de l'expiration, tandis que l'autre respecte le LBT et n'utilise une puissance élevée que lorsque les opportunités de transmission se produisent au-delà d'un seuil de temps. Nous proposons ensuite une mise en œuvre décentralisée de l'approche par seuil de temps décrit ci-dessus. Nous formulons le problème dans le cadre d'optimisation où les émetteurs doivent choisir la politique optimale (seuil de temps) qui minimise la consommation d'énergie tout en préservant les exigences d'URLLC. Nous résolvons ensuite le problème d'optimisation en utilisant une approche d'apprentissage et montrons une lente convergence vers la politique optimale du fait que les pertes sont des événements rares. Pour y remédier, nous utilisons le cadre d'optimisation et la connaissance préalable du système pour accélérer cet apprentissage. Nous étudions enfin l'approche décentralisée pour un type différent de services critiques qui met l'accent sur la fraîcheur de l'information, connue sous le nom d'Age de l'Information (AoI). Dans ce contexte, au lieu de garantir une cible de fiabilité dans un délai, le paquet doit être livré dès sa génération, sinon sa valeur se dégrade. Nous démontrons que les politiques optimales dans le contexte AoI ont tendance à démarrer de manière agressive et à réduire la puissance de transmission lorsque l'âge du paquet augmenteThis thesis studies the transport of critical services in 5G networks, where unlicensed spectrum is advocated to minimize the cost and to cope with the high demand for frequency resources. We first evaluate the performance of Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC) which has stringent requirements on reliability and delay, on the order of 99.999% and 1 ms, respectively, transported in unlicensed spectrum. We propose a model based on a Markov chain to quantify the reliability within a delay constraint under Listen-Before-Talk (LBT) medium access procedure, then we deduce the maximum number of stations that can be handled at the same time, while respecting URLLC constraints. This analysis is then used to investigate novel methods for the joint transmission of URLLC over unlicensed and licensed spectrum. We propose three methods for the joint access to available resources, and demonstrate that the optimal method to access the resources is by using licensed ones only when unlicensed transmission fails within a given time budget. This method is then studied in the case of multiple tenants in proximity competing over the same unlicensed channel. If all tenants try to maximize their usage of unlicensed resources then everyone will end up in a tragedy of the commons type of situation. We show that at least one equilibrium point exists for this system which minimizes the cost for all tenants. We study later the coexistence of URLLC with other 5G services, such as enhanced Mobile Broadband (eMBB), in unlicensed spectrum. eMBB has large packets and its multiplexing with URLLC may entail a large degradation in URLLC performance. For that, we propose a new technique to prioritize URLLC packets by transmitting them with higher power. However, high power transmission is not systematically performed to reduce the interference on other users and also to reduce the energy consumption, which is very important for battery-powered devices. In this case, two methods were proposed to transmit with high power, leaving it as a last resort. One is LBT-agnostic and transmits whenever the packet delay approaches time-out, while the other respects LBT and uses high power only when transmission opportunities occur beyond a time threshold. We then propose a decentralized implementation of the time-threshold approach. We formulate the problem as an optimization problem where transmitters are to choose the optimal policy (time threshold) which minimizes the energy consumption while preserving URLLC requirements. We then solve the optimization problem using a learning approach and show a slow convergence to the optimal policy due to the fact that losses are rare events. To remedy to this, we employ the optimization framework and the prior knowledge of the system to accelerate this learning. We finally study the decentralized approach for a different type of critical services which focuses on the freshness of the information, known as the Age of Information (AoI). In this context, instead of guaranteeing a reliability target within a delay, the packet must be delivered as soon as it is generated, or else it loses its value. We demonstrate that optimal policies in the AoI context tend to start aggressively, and reduce the transmission power when the age of the packet increases
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Pham, Tuyen. "Advanced reconfigurable antennas for 5G heterogeneous networks at millimeter waves." Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1S120.
Full textAbstract:
Être compacte, avoir un faible coût, un gain élevé et une capacité de dépointage électronique sur un large angle de couverture sont parmi les principales caractéristiques requises pour le sondage de canal 5G en bande millimétrique. Ces dernières ont attiré beaucoup d'attention ces dernières années car elles sont capables de supporter des communications à haut débit grâce à leur large bande passante. Différentes Différentes technologies d’antennes ont été proposées pour telles applications, avec leurs avantages et leurs inconvénients, telles que les antennes réseaux ou les solutions quasioptiques (lentilles, réflecteurs, etc.). Les solutions à alimentation par onde d’espace sont particulièrement attractives en raison de leur rendement élevé. Dans cette thèse, plusieurs réseaux transmetteurs (RT) ont été proposés dans la bande V (57-64 GHz). Un RT monofocal à faisceau fixe (axial ou dépointé). Pour améliorer les performances en dépointages, des RT multifocaux (bifocal et quadri-focal) ont été étudiés. Ces solutions ont été caractérisées à la fois par des simulations et des mesures. Un RT tri-bande fonctionnant en bande Ka (liaison montante et descendante) et bande V a également été conçu pour les applications satellitaires et 5G. Ce dernier est basé sur la technique d'entrelacementLow-profile, low cost, high gain and beam-steering capability over a large total field of view are among preferred features of antenna arrays for 5G channel sounding at millimeter waves. The latter are extremely attractive for high-speed communications due to the large available bandwidth. In the recent years, various potential antenna technologies have been investigated for multiple beam applications in terms of gain, efficiency, beam-steering performance, form factor and cost, such as antenna arrays or quasi-optical systems (lenses, reflectors, etc.). Space-fed architectures are very attaractive for their high radiation efficiency. In this thesis, transmitarray antennas (TAs) with low profile, low cost, high gain and wide field of view with low scan loss have been proposed in V-band (57-64 GHz). A monofocal TA with fixed beam (pointing at broadside or in an offset direction) has been first studied. To circumvent its limitation in scanning, bifocal and quadri-focal TAs have been proposed. These solutions have characterized in detail both in simulations and measurements. Finally, a triple-band TA operating at Ka band (up-link and down-link) and V-band has been also developped based on interleaving technique
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Bulusu, Sri Satish Krishna Chaitanya. "Performance Analysis and PAPR Reduction Techniques for Filter-Bank based Multi-Carrier Systems with Non-Linear Power Amplifiers." Thesis, Paris, CNAM, 2016. http://www.theses.fr/2016CNAM1042/document.
Full textAbstract:
Cette thèse a été effectuée dans le cadre du projet européen FP7 EMPHATIC (Enhanced Multicarrier Techniques for Professional Ad-Hoc and Cell-Based Communications). Plusieurs universités européennes et deux partenaires industriels: THALES Communications Security et CASSIDIAN ont participé à ce projet. L'objectif de ce projet est de développer, d'évaluer et de démontrer les apports des techniques multi-porteuses avancées, permettant une meilleure utilisation des bandes de fréquences radio existantes en fournissant des services de données à large bande, en coexistence avec les services traditionnels à bande étroite. Le projet porte sur l'application de radiocommunications mobiles professionnelles (Professional Mobile Radio : PMR). L'idée principale de ce projet est d'analyser la viabilité des systèmes à large bande utilisant des bancs de filtres (Filter Bank Multi Carrier : FBMC) conjointement avec une modulation d'amplitude en quadrature avec décalage (Offset Quadrature Amplitude Modulation : OQAM) dans le cadre de la 5ème génération (5G) des systèmes radio-mobiles. La modulation FBMC-OQAM se positionne comme candidate potentielle pour les futurs systèmes de communication. Cette modulation avancée offre de nombreux avantages tels que l’excellente localisation fréquentielle de sa densité spectrale de puissance (DSP), une robustesse au bruit de phase, aux décalages de fréquence ainsi qu’à l’asynchronisme entre les utilisateurs. Ces atouts, la rendent plus attrayant qu’OFDM pour l’application PMR, la radio cognitive (CR) et la 5G. Cependant, comme toute autre technique de modulation muti-porteuses, FBMC-OQAM souffre d’un facteur de crête ou d’un PAPR (pour Peak to Average Power Ratio) élevé. Lorsque l'amplificateur de puissance (AP), utilisé au niveau de l’émetteur, est opéré proche de sa zone non-linéaire (NL), ce qui est le cas dans la pratique, la bonne localisation fréquentielle de la DSP du système FBMC/OQAM est sérieusement compromise, en raison des remontées spectrales. Le premier objectif de cette thèse est de prédire l'étendue des remontées spectrales dans les systèmes FBMC-OQAM, introduites par la non-linéarité AP. Le deuxième objectif de ce travail est de proposer des techniques, pour les systèmes FBMC-OQAM, permettant la réduction du PAPR et la linéarisation de l’AP, afin d'atténuer les effets NL. L’utilisation des cumulants, a permis de prédire les remontées spectrales pour les signaux FBMC-OQAM après amplification NL. En outre, certains algorithmes de réduction du PAPR, basées sur des approches probabilistes et des techniques d'ajout de signaux, ont été proposés. La capacité de coexistence du système à large bande utilisant FBMC-OQAM avec des systèmes PMR à bande étroite en présence de PA a été analysée et il a été démontré que la coexistence est possible, à condition qu'il y est une bonne combinaison entre le recul du signal à l’entrée de l’AP (Input Back-Off : IBO), la réduction du PAPR et la linéarisation de l’AP. Enfin, une nouvelle technique de linéarisation de l’AP a été proposée pour le système FBMC-OQAMThis thesis is part of the European FP7 EMPHATIC project (Enhanced Multicarrier Techniques for Professional Ad-Hoc and Cell-Based Communications) including various European universities and two main industrial partners: THALES Communications Security and CASSIDIAN. The EMPHATIC objective is to develop, evaluate and demonstrate the capability of enhanced multi-carrier techniques to make better use of the existing radio frequency bands in providing broadband data services in coexistence with narrowband legacy services. The project addresses the Professional Mobile Radio (PMR) application. The main idea is to analyze the viability of broadband systems based on filter-bank multi-carrier (FBMC) clubbed with o ffset quadrature amplitude modulation (OQAM) in the context of the future 5th Generation (5G) radio access technology (RAT). Increasingly, the FBMC-OQAM systems are gaining appeal in the probe for advanced multi-carrier modulation (MCM) waveforms for future communication systems. This advanced modulation scheme o ers numerous advantages such as excellent frequency localization in its power spectral density (PSD), a robustness to phase noise, frequency off sets and also to the multi-user asynchronism; making it more appealing than OFDM for PMR, cognitive radio (CR) and 5G RAT. However, like any other MCM technique, FBMC-OQAM suff ers from high PAPR. When the power amplifi er (PA) non-linearity, which is realistic radio-frequency impairment, is taken into account; the good frequency localization property is severely compromised, due to the spectral regrowth. The first objective of this PhD thesis is, to predict the extent of the spectral regrowth in FBMC-OQAM systems, due to the PA non-linearity. The second objective is to probe techniques for FBMC-OQAM systems, such as PAPR reduction and PA linearization, in order to mitigate the NL eff ects of PA. By cumulant analysis, spectral regrowth prediction has been done for FBMC-OQAM systems. Also, some algorithms for PAPR reduction, which are based on probabilistic approach and adding signal methods, have been proposed. The coexistence capability of the FBMC-OQAM based broadband system with the narrowband PMR systems in the presence of PA has been analyzed and it has been found that coexistence is possible, provided there is a symbiotic combination of PA Input Back-off (IBO), PAPR reduction and PA linearization. Finally, a novel PA linearization technique has been proposed for FBMC-OQAM
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Salah, Adham M. S. "Investigation of Integrated Decoupling Methods for MIMO Antenna Systems. Design, Modelling and Implementation of MIMO Antenna Systems for Different Spectrum Applications with High Port-to-Port Isolation Using Different Decoupling Techniques." Thesis, University of Bradford, 2019. http://hdl.handle.net/10454/18427.
Full textAbstract:
Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO) antenna technology refers to an antenna with
multiple radiators at both transmitter and receiver ends. It is designed to increase the data rate in
wireless communication systems by achieving multiple channels occupying the same bandwidth
in a multipath environment. The main drawback associated with this technology is the coupling
between the radiating elements. A MIMO antenna system merely acts as an antenna array if the
coupling between the radiating elements is high. For this reason, strong decoupling between the
radiating elements should be achieved, in order to utilize the benefits of MIMO technology.
The main objectives of this thesis are to investigate and implement several printed MIMO
antenna geometries with integrated decoupling approaches for WLAN, WiMAX, and 5G
applications. The characteristics of MIMO antenna performance have been reported in terms of
scattering parameters, envelope correlation coefficient (ECC), total active reflection coefficient
(TARC), channel capacity loss (CCL), diversity gain (DG), antenna efficiency, antenna peak gain
and antenna radiation patterns.
Three new 2×2 MIMO array antennas are proposed, covering dual and multiple spectrum
bandwidths for WLAN (2.4/5.2/5.8 GHz) and WiMAX (3.5 GHz) applications. These designs
employ a combination of DGS and neutralization line methods to reduce the coupling caused by
the surface current in the ground plane and between the radiating antenna elements. The minimum
achieved isolation between the MIMO antennas is found to be better than 15 dB and in some
bands exceeds 30 dB. The matching impedance is improved and the correlation coefficient values
achieved for all three antennas are very low. In addition, the diversity gains over all spectrum
bands are very close to the ideal value (DG = 10 dB).
The forth proposed MIMO antenna is a compact dual-band MIMO antenna operating at
WLAN bands (2.4/5.2/5.8 GHz). The antenna structure consists of two concentric double square
rings radiating elements printed symmetrically. A new method is applied which combines the
defected ground structure (DGS) decoupling method with five parasitic elements to reduce the
coupling between the radiating antennas in the two required bands.
A metamaterial-based isolation enhancement structure is investigated in the fifth proposed
MIMO antenna design. This MIMO antenna consists of two dual-band arc-shaped radiating
elements working in WLAN and Sub-6 GHz 5th generation (5G) bands. The antenna placement
and orientation decoupling method is applied to improve the isolation in the second band while
four split-ring resonators (SRRs) are added between the radiating elements to enhance the
isolation in the first band.
All the designs presented in this thesis have been fabricated and measured, with the simulated
and measured results agreeing well in most cases.Higher Committee for Education Development in Iraq (HCED)
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Boutigny, François. "Multidomain virtual network embedding under security-oriented requirements applied to 5G network slices." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2019. http://www.theses.fr/2019IPPAS002.
Full textAbstract:
La 5G apporte un nouveau concept, le network slicing (découpage du réseau en tranches). Cette technologie permet de généraliser le modèle économique des MVNO à des entreprises qui ont besoin d’opérer un réseau, sans que cela ne soit leur cœur de métier. Chaque tranche (slice) est un réseau virtuel de bout en bout, dédié et personnalisé, au-dessus d’une infrastructure partagée ; cette infrastructure elle-même être fournie par l’interconnexion de fournisseurs d’infrastructure: nous parlons dans ce cas d’infrastructure multi-domaine.L’objectif de cette thèse est d’étudier l’allocation de ces tranches dans une telle infrastructure multi-domaine. Le problème est connu comme l’incorporation de réseau virtuel (Virtual Network Embedding (VNE)). Il s’agit d’un problème NP-difficile. Pratiquement, le problème VNE recherche à quelles ressources physiques associer un ensemble d’éléments virtuels. Les ressources physiques décrivent ce qu’elles peuvent offrir. Les éléments virtuels décrivent ce qu’ils exigent. La mise en relation de ces offres et de ces demandes est la clé pour résoudre le problème VNE.En l’espèce, nous nous sommes intéressés à la modélisation et à la mise en place d’exigences de sécurité. En effet, nous nous attendons à ce que les acteurs à l’initiative des tranches appartiennent à des sphères éloignées des télécommunications. Or de la même façon qu’ils connaissent peu ce domaine, nous pouvons nous attendre à ce que leurs besoins, notamment de sécurité, s’expriment d’une façon sans précédent dans le contexte des tranches.Cette thèse présente un algorithme capable de traiter des exigences variées selon un modèle extensible fondé sur un solveur de satisfiabilité appliqué à des théories décidables (Satisfiability Modulo Theories (SMT)). Comparée à la programmation linéaire (Integer Linear Programming (ILP)), plus commune dans le domaine des VNE, cette formulation permet d’exprimer les contraintes à satisfaire de façon plus transparente, et d’auditer l’ensemble des contraintes.De plus, ayant conscience que les fournisseurs d’infrastructure sont réticents à exposer les informations relatives à leurs ressources physiques, nous proposons une résolution limitant cette exposition. Ce système a été implémenté et testé avec succès au cours du doctorat5G brings a new concept called network slicing. This technology makes it possible to generalize the business model of MVNOs to companies in need to operate a network, without it being their core business. Each slice is an end-to-end, dedicated and customized virtual network, over a shared infrastructure; this infrastructure itself is provided by the interconnection of infrastructure providers: we refer to this case as a multi-domain infrastructure.The objective of this thesis is to study the allocation of these slices in such a multi-domain infrastructure. The problem is known as Virtual Network Embedding (VNE). It is an NP-hard problem. Practically, the VNE problem looks for which physical resources to associate a set of virtual elements. Physical resources describe what they can offer. Virtual elements describe what they require. Linking these offers and requests is the key to solve the VNE problem.In this thesis, we focused on modeling and implementing security requirements. Indeed, we expect that the initiators of the slices belong to areas distant from telecommunications. In the same way that they know little about this field, we can expect that their needs, especially in security, are novel in the slice context.This thesis presents an algorithm able to handling various requirements, according to an extensible model based on a Satisfiability Modulo Theories (SMT) solver. Compared to Integer Linear Programming (ILP), more common in the VNE field, this formulation allows to express the satisfaction constraints in a more transparent way, and allows to audit all the constraints.Moreover, being aware that infrastructure providers are reluctant to disclose information about their physical resources, we propose a resolution limiting this disclosure. This system has been successfully implemented and tested during the Ph.D
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Nassif, Georges. "Modélisation stochastique et physique de la propagation 5G indoor en bandes millimétriques." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAT041.
Full textAbstract:
La 5G introduit des nouvelles bandes de fréquences, les ondes millimétriques, qui est une solution prometteuse au problème de l'épuisement du spectre grâce à la disponibilité de larges bandes passantes. Cependant, en raison de leurs propriétés de propagation, notamment leur très courte longueur d'onde, cette bande de fréquences peut avoir un impact sévère sur la transmission, conduisant à un nouveau défi majeur : la couverture indoor. Cela nécessite de nouvelles études pour répondre à trois questions fondamentales : Quel est l'impact des diverses géométries d'environnement (appartement, usine, etc.) sur la propagation des ondes millimétriques en indoor ? Quel est l'impact des divers matériaux de l'environnement (béton, bois, etc.) sur la propagation des ondes millimétriques en indoor ? et quelles méthodes de planification doit-on utiliser pour les diverses applications 5G indoor (accès fixe, industrie 4.0, etc.). Dans ce manuscrit, nous abordons ce problème à travers un nouveau cadre théorique qui combine la modélisation stochastique de l'environnement indoor avec la simulation avancée de la propagation physique. Cette approche est particulièrement adaptée pour étudier la propagation des ondes millimétriques 5G dans le cas où l'émetteur et le récepteur sont tous les deux en indoor. L'implémentation informatique de cette approche, appelée iGeoStat, génère des environnements typiques paramétrés qui tiennent compte des variations spatiales en indoor, puis simule la propagation radio en fonction de l'interaction physique entre les ondes électromagnétiques et les propriétés des matériaux. Ce cadre n'est pas dédié à un environnement, un matériau, une fréquence ou un cas d'usage particulier et vise à comprendre statistiquement l'influence des paramètres de l'environnement indoor sur les propriétés de propagation des ondes millimétriques, en particulier la couverture, le SINR et le path loss.L'implémentation d'iGeoStat soulève de nombreux défis de calcul informatique que nous résolvons en formulant un bilan de liaison adapté et de nouveaux algorithmes d'optimisation de la mémoire. Les premiers résultats de simulation pour deux applications 5G majeures (accès fixe et industrie 4.0) sont comparés à des données de mesure et montrent l'efficacité d'iGeoStat pour simuler la diffusion multiple dans des environnements réalistes, dans un temps et des ressources mémoire raisonnables. iGeostat génère des cartes qui confirment que la diffusion a potentiellement un impact majeur sur la propagation des ondes millimétriques en indoor et qu'une modélisation physique appropriée est de la plus haute importance pour générer des modèles de propagation pertinents. En utilisant iGeoStat, les principaux paramètres de propagation sont étudiés dans divers scénarios, montrant que l'indice de réfraction complexe du matériau indoor a un impact modéré sur la puissance reçue, tandis que la rugosité de surface a un impact majeur, pouvant modifier profondément le profil de puissance mesurée dans l'environnement. Diverses techniques d'accélération sont également présentées dans ce travail où nous montrons à travers les résultats de simulations que les performances d'iGeoStat peuvent être améliorées davantage et qu'il est possible d'obtenir une réduction d'au moins 50% du temps de simulation et de l'utilisation de la mémoire sans impacter l'aspect physique de la propagation5G millimeter wave (mmWave) is a promising solution to the spectrum scarcity problem since very large bandwidths are available. However, due to their propagation properties, namely their very short wavelength, this frequency band can severely impact transmission, leading to a new major challenge: indoor coverage. This requires new studies to answer three major questions: What is the impact of the various environment geometries (apartment, factory, etc.) on indoor mmWave propagation? What is the impact of the various environment materials (concrete, plasterboard, etc.) on indoor mmWave propagation? and what planning methods should we use for the various indoor 5G applications (fixed wireless access, industry 4.0, etc.).In this work, we address this challenge through a novel theoretical framework that combines stochastic indoor environment modeling with advanced physical propagation simulation. This approach is particularly adapted to investigate indoor-to-indoor 5G mmWave propagation. Its system implementation, so-called iGeoStat, generates parameterized typical environments that account for the indoor spatial variations, then simulates radio propagation based on the physical interaction between electromagnetic waves and material properties. This framework is not dedicated to a particular environment, material, frequency or use case and aims to statistically understand the influence of indoor environment parameters on mmWave propagation properties, especially coverage, SINR, and path loss.iGeoStat's system implementation raises numerous computational challenges that we solve by formulating an adapted link budget and designing new memory optimization algorithms. The first simulation results for two major 5G applications (fixed wireless access and industry 4.0) are validated with measurement data and show the efficiency of iGeoStat to simulate multiple diffusion in realistic environments, within a reasonable amount of time and memory resources. Generated output maps confirm that diffusion has a critical impact on indoor mmWave propagation and that proper physical modeling is of the utmost importance to generate relevant propagation models.Using iGeoStat, the main propagation parameters are investigated in various scenarios, showing that the complex refractive index of the indoor material has a moderate impact on the received power, while its surface roughness parameter has a major impact and may completely change the power profile in the environment. Various acceleration techniques are also presented in this work where we show through the simulation results that the performance of iGeoStat can be further enhanced and that we can achieve at least 50% reduction in time simulation and memory usage without impacting the physical aspect of propagation
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Boutayeb, Mohammed Saad. "Architecture et conception d’un amplificateur de puissance large-bande pour des applications 4G/5G." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALT055.
Full textAbstract:
Avec l’arrivée de la 5G NR, les architectures des émetteurs-récepteurs des terminaux mobiles doivent intégrer plus de composants (filtres, amplificateurs de puissance…) afin d’adresser des bandes plus nombreuses et plus larges (notamment les bandes « sub-6 GHz ») en plus de traiter des signaux plus complexes. Ces nouvelles contraintes d’encombrement et de performances auxquelles doivent répondre les émetteurs-récepteurs ont un impact direct sur les spécifications techniques des amplificateurs de puissance (PA). D’une part il est nécessaire d’avoir des PA qui adressent des bandes plus larges afin de réduire le nombre de composants dans la chaîne d’émission ; d’autre part, ces PA doivent répondre aux critères de linéarité des nouveaux standards (LTE-A et 5G NR) tout en assurant une bonne efficacité énergétique de fonctionnement. Les travaux de cette thèse portent sur l’investigation d’architectures avancées de PA alliant largeur de bande, linéarité et efficacité énergétique.Le contexte et les motivations de la thèse énoncés, le choix de la technologie RF SOI 130nm et les contraintes auxquels doit répondre le PA sont justifiés. Une étude de l’état de l’art des architectures avancées (à efficacité améliorée) de PA permet de retenir l’architecture Doherty comme solution intéressante. Une étude théorique de l’architecture Doherty est effectuée afin de modéliser son fonctionnement, d’identifier l’impact des paramètres de dimensionnement et des capacités parasites du transistor sur les performances de celle-ci avant d’explorer les perspectives qu’elle présente en termes de largeur de bande. Un premier circuit démonstrateur a été implémenté en RF SOI 130nm. Il s’agit d’un étage amplificateur Doherty couvrant la bande 3,2-3,6 GHz. Pour un signal LTE 10MHz 50RB à une puissance de sortie de 27dBm, un ACLR maximal de -30,5 dBc et une PAE minimale de 36% a été mesurée sur toute la bande. Un deuxième circuit Doherty intégrant un étage de pré-amplification (driver) a été implémenté dans la même technologie. Les mesures pour un signal LTE 10MHz 12RB à 28 dBm de puissance de sortie donnent un ACLR maximal de -35 dBc et une PAE minimale de 32% sur toute la bande 3,2-3,8 GHz ce qui permet de couvrir les bandes B42, B43 et B49The arrival of the 5G NR put more constraints on the transceivers architectures. They must integrate more components (filters, power amplifiers, etc.) in order to address more numerous and wider bands (in particular the “sub-6 GHz” bands) in addition to processing more complex signals. These new space and performance constraints that transceivers must meet have a direct impact on the technical specifications of power amplifiers (PAs). On the one hand it is necessary to have PAs which address wider bands in order to reduce the number of components in the emission chain; on the other hand, these PAs must meet the criteria of linearity of the new standards (LTE-A and 5G NR) while ensuring good operating energy efficiency. The work of this thesis concerns the investigation of advanced PA architectures combining bandwidth, linearity and energy efficiency.The context and the motivations of the thesis stated, the choice of SOI 130nm RF technology and the constraints to which the PA must respond are justified. A study of the state of the art of improved efficiency PAs architectures makes it possible to select Doherty architecture as an interesting solution. A theoretical study of the Doherty architecture is carried out in order to model its operation, to identify the impact of the dimensioning parameters and the parasitic capacitances of the transistor on the performances before exploring the bandwidth perspectives it presents. A first demonstrator circuit was implemented in RF SOI 130nm. It is a Doherty amplifier stage covering the 3.2-3.6 GHz band. For an LTE 10MHz 50RB signal at an output power of 27dBm, a maximum ACLR of -30.5 dBc and a minimum PAE of 36% was measured across the band. A second Doherty circuit integrating a driver stage has been implemented in the same technology. Measurements for an LTE 10MHz 12RB signal at 28 dBm of output power give a maximum ACLR of -35 dBc and a minimum PAE of 32% over the whole band 3.2-3.8 GHz which allows to cover the B42, B43 and B49 bands
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Despoisse, Thibaut. "5G 28 GHz high efficiency integrated phased array transceivers." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0151.
Full textAbstract:
Actuellement, nous atteignons les limites de la quatrième génération de télécommunications mobiles (4G), notamment en termes de débit disponible et de nombre d’utilisateurs maximal. Une nouvelle génération (5G) est en cours de développement pour répondre à ces besoins. Elle adressera différent cas d’usages : l’internet des objets, les communications à ultra-haut débit ainsi que des applications plus critiques telles que les véhicules autonomes ou la chirurgie à distance. Les exigences étant bien supérieures aux capacités actuelles du réseau, des solutions de rupture ont été proposées.Dans ce travail, nous avons proposé une nouvelle méthode de dimensionnement des systèmes 5G adressant les communications à très haut débit en bande Ka. Différentes architectures permettant de répondre aux spécifications définies ont été étudiées. Nous avons ensuite mis au point une méthode pour comparer leurs performances par rapport à leur consommation énergétique afin de choisir le système le plus adapté. Enfin, nous avons choisi et caractérisé une technologie CMOS avancée afin de réaliser certaines parties de ces systèmes. Nous avons conçu des commutateurs RF et des amplificateurs faible bruit intégrés, adressant les fréquences millimétriquesThe limitations of the current mobile telecommunication generation (4G) are actually reached. Indeed, the available data rate and the maximum number of users are no longer sufficient. A new generation (5G) is being developed to cope with these needs. It will target different use cases: internet of things, ultra-high data rate communications, and some critical applications such as autonomous vehicles or remote surgery. The needs are much higher than the existing network capabilities. So, innovative solutions have been proposed.In this thesis work, a new sizing methodology has been developed for 5G systems. It is applied to the Ka-band high data rate communication use case. Several architectures which meet the defined specifications have been studied. A methodology has been implemented to compare their performances depending to their power consumption. Thus, the best suitable architecture for the targeted use case is chosen. Finally, an advanced CMOS technology has been chosen and characterized in order to realize parts of the 5G system. RF switches and low noise amplifier operating in the Ka-band have been designed
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Labidi, Wael. "Smart grid-aware radio engineering in 5G mobile networks." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLL006/document.
Full textAbstract:
La demande en énergie dans les réseaux de téléphonie mobile augmente en raison de l’émergence de nouvelles technologies et de nouveaux services aux exigences de plus en plus élevées (débits de données, délais, etc.). Dans ce contexte, l'opérateur de réseau mobile (ORM) doit fournir d'avantage de ressources radio et de capacité de traitement dans son réseau, entraînant ainsi des coûts financiers plus élevés. L’ORM n’a pas d’autre choix que de mettre en œuvre des stratégies d’économie d’énergie sur plusieurs niveaux de son infrastructure, notamment au niveau du réseau d’accès radio (RAN).En parallèle, le réseau électrique devient plus intelligent, avec de nouvelles fonctionnalités pour équilibrer l'offre et la demande en faisant varier les prix de l'électricité, permettant ainsi à certains agrégateurs d'énergie de faire partie du processus d'approvisionnement et en signant des accords de réponse à la demande avec ses clients les plus important. Dans le contexte d'un réseau électrique intelligent et fiable, l'ORM, qui compte des milliers de evolved NodeB (eNB) répartis sur tout le pays, doit jouer un rôle majeur dans le réseau en agissant en tant que consommateur potentiel capable de vendre de l'électricité. Toutefois, dans les pays d'Afrique subsaharienne, le réseau peut ne pas être fiable, voire même inexistant, l'ORM n'a d'autre choix que de déployer une centrale électrique virtuelle (VPP) qui l'alimente partiellement ou totalement.Dans cette thèse, nous étudions les interactions entre l’opérateur de réseau et le réseau électrique, qu’il soit fiable ou non, dans les pays développés comme dans les pays en cours de développement. Nous étudions la gestion optimale de l'énergie à long et à court terme, dans le but de minimiser le coût total de possession (TCO) en énergie de l'opérateur par station de base, qui correspond à la somme de ses dépenses d'investissement (CAPEX) et de ses dépenses opérationnelles (OPEX), en assurant la satisfaction des besoins croissants en trafic de ses utilisateurs dans la cellule.L'étude à long terme nous permet de prendre des décisions d'investissement semestrielles pour le dimensionnement de la batterie et des sources énergies renouvelables, en tenant compte de la dégradation des performances des équipements, des prévisions de la croissance du trafic des utilisateurs et de l'évolution du marché de l'électricité sur une longue période de temps comptée en années.Dans le cas où elle est alimentée par un réseau intelligent fiable, la politique à court terme aide l’opérateur à définir quotidiennement une stratégie de gestion optimale de la batterie assurant l'arbitrage ou à le trading d’électricité tout en exploitant les fluctuations horaires des prix de l’électricité afin de minimiser la facture énergétique journalière de l'ORM tout en respectant certaines règles d'utilisation de ces équipements.Dans le cas d'un réseau électrique non fiable ou complètement inexistant, l'opérateur est alimenté par des sources hybrides couplant stockage (batteries), générateurs diesel, énergie solaire et le réseau électrique si ce dernier est opérationnel. Ici, nous définissons un ordre de priorité fixe sur l’utilisation de ces sources qui vise à étendre la durée de vie de la batterie et maintenir ses performancesThe energy demand in mobile networks is increasing due to the emergence of new technologies and new services with higher requirements (data rates, delays, etc). In this context, the Mobile Network Operator (MNO) has to provide more radio and processing resources in its network leading for higher financial costs. The MNO has no choice but to implement energy saving strategies in all the parts of its infrastructure and especially at the Radio Access Network (RAN).At the same time, the electrical grid is getting smarter including new functionalities to balance supply and demand by varying the electricity prices, allowing some aggregators to be part of the supply process and signing demand response agreements with its clients. In the context of reliable smart grid, the MNO having thousands of evolved NodeB (eNB) spread over all the country, has to play major role in the grid by acting as a prosumer able to sell electricity. In African Sub-Saharan countries however, the grid may be not reliable or even non existent, the MNO has no choice but to deploy a Virtual Power Plant (VPP) and rely partially or totally on it.In this thesis, we study the interactions between the network operator and the grid either reliable or not in both developed and developing countries. We investigate both long term and short term optimal energy related management, with the aim of minimising the operator's Total Cost of Ownership (TCO) for energy per base station which is the sum of its Capital Expenditure (CAPEX) and Operational Expenditure (OPEX) while satisfying the growing needs of its user traffic in the cell.The long term study enables us to make semestral based investment decisions for the battery and renewable energy sources dimensioning considering equipment performance degradation, predictions on users traffic growth and electricity market evolution over a long period of time counted in years.In the case of being powered by a reliable smart grid, the short term policy helps the operator to set on a daily basis, an optimal battery management strategy by performing electricity arbitrage or trading that takes advantage of the electricity prices hourly fluctuations in order to minimize the MNO daily energy bill while respecting some rules on the usage of its equipments.In the case of a non reliable or off-grid environment, the operator is powered by hybrid sources coupling storage, diesel generators, solar power and the grid if the latter is operational. Here, we define a fixed order of priority on the use of these sources that extends the battery lifetime and maintain its performance