Listă abrevieri ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………………….. [608317]

Cuprins
1
Cuprins

Listă abrevieri ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 3
Cuprins figuri ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 6
Cuprins tabele ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 7
1. Rezumat într -o limbă de circulație internațională. Rezumat în limba engleză ………………………….. .. 8
2. Planificarea activității ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 15
3. Stadiul actual ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 16
4. Fundamentare teoretic ă ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 19
4.1 Evoluția LTE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 19
4.2 Arhitectura rețelei LTE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 20
4.3 Tehnici de acces multiplu ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 23
4.3.1 OFDM ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 23
4.3.2 OFDMA ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 24
4.3.3 SC-FDMA ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 24
4.4 Duplexarea în LTE – Moduri de acces rad io ………………………….. ………………………….. ….. 25
4.4.1 TDD ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 25
4.4.2 FDD ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 25
4.4.3 Structura cadrelor radio L TE ………………………….. ………………………….. ………………….. 26
4.5 Arhitectura protocolului radio al LTE ………………………….. ………………………….. …………… 26
4.6 Tipuri de canale în LTE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 28
4.6.1 Canale pentru Downlink ………………………….. ………………………….. ………………………… 28
4.6.2 Canale pentru Uplink ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 29
4.7 Modele de propagare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 30
4.7.1 Modelul Standard ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 31
4.7.2 Modelul Cost -Hata ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 31
4.7.3 Modelul ITU 529 -3 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 32
5. Implementarea soluției adoptate ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 33
5.1 Descrierea platformei de lucru Atoll ………………………….. ………………………….. ……………… 33
5.1.1 Prezentare generală ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 33
5.1.2 Trăsături Atoll ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 33
5.2 Setarea sistemului de coordonate ………………………….. ………………………….. ………………….. 34
5.3 Sectorizarea lo calității ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 36
5.4 Analiza propagării semnalului radio în tehnologie LTE ………………………….. ……………….. 37
5.4.1 Evaluarea RSRP ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 38
5.4.2 Evaluarea RSRQ ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 38
5.4.3 SINR ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………. 39
5.5 Configurare parametri re țea LTE ………………………….. ………………………….. ………………….. 39
5.6 Configurare parametri modele de propagare ………………………….. ………………………….. ….. 43
5.6.1 Parametri model ITU529 ………………………….. ………………………….. ……………………….. 43
5.6.2 Parametri model Cost -Hata ………………………….. ………………………….. ……………………. 44
5.6.3 Parametri model Standard ………………………….. ………………………….. ……………………… 44
5.7 Configurare predic ții de acoperire ………………………….. ………………………….. ………………… 45
5.7.1 Coverage by Signal Level – Acoperirea nivelului de semnal ………………………….. ….. 45

Cuprins
2
5.7.2 Coverage by Transmitter – Acoperire a transmi țătoarelor ………………………….. ……….. 46
5.7.3 Coverage Prediction by Throughput – Acoperire throughput ………………………….. ….. 47
5.7.4 Effective Signal Analysis – Anali za nivelului de semnal efectiv …………………………. 48
5.7.5 Coverage by C/(I+N) Level – Acoperirea nivelului C/(I+N) ………………………….. …… 49
6. Rezultate experimentale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 50
6.1 Simularea predic țiilor ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 50
6.1.1 Coverage by Signal Level – Acoperirea nivelului de semnal ………………………….. ….. 50
6.1.2 Coverage by Transmitter – Acoperirea transmi țătoarelor ………………………….. ……….. 53
6.1.3 Coverage Prediction by Throughput – Acoperire throughput ………………………….. ….. 55
6.1.4 Effective Signal Analysis – Analiza nivelul ui de semnal efectiv …………………………. 57
6.1.5 Coverage by C/(I+N) Level – Acoperirea nivelului C/(I+N) ………………………….. …… 58
7. Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 60
8. Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 61
9. Anexe ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 62

Listă abrevieri
3
Listă abrevieri
1. 16 QAM – 16 Quadrature Amplitute Modulation
2. 3GPP – 3rd Generation Partnership Project
3. 4G – 4th Generation
4. 5G – 5th Generation
5. 64 QAM – 64 Quadrature Amplitute Modulation
6. ACK / NAK – Acknowledgement / Negative Acknowledgement
7. ACP – Automatic Cel l Planning
8. AFP – Automatic Frequency Planning
9. BCCH – Broadcast Control Channel
10. BCH – Broadcast Channel
11. BS – Base Station
12. CCCH – Common Control Channel
13. CDMA – Code Division Multiple Access
14. CEM – Customer Experience Management
15. CINR – Carrier to Interference and Noise Ratio
16. C-RAN – Cloud – Radio Access Network
17. DCCH – Dedicated Control Channel
18. DL – Downlink
19. DL-SCH – Downlink Shared Channel
20. DRX – Discontinuous Reception
21. DTCH – Dedicated Traffic Channel
22. DTM – Digital Terrain Model
23. DVB – Digital Video Broadcastin g
24. DwPTS – Downlink Pilot Time Slot
25. EC/IO – Energy to Interference Radio
26. EDGE – Enhanced Data Rates for GSM Evolution
27. eNB – Evolved Node B
28. EPC – Evolved Packet Core
29. EPS – Evolved Packet System
30. E-UTRAN – Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
31. EV-DO – Evolution Data Optimized
32. FDD – Frequency Division Duplex
33. FDM – Frequency Domain Multiplexing
34. GIS – Geographic Information System
35. GP – Guard Period
36. GPRS – General Packet Radio Service
37. GSM – Global System for Mobile Communications
38. HARQ – Hybrid Automati c Repeat reQuest
39. HSDPA – High Speed Downlink Packet Access
40. HSPA – High Speed Packet Access
41. HSS – Home Subscriber Server
42. HSUPA – High Speed Uplink Packet Access
43. ITU – International Telecommunication Union
44. ITU-R – ITU Radiocommunication Sector
45. KPI – Key Perf ormance Indicator

Listă abrevieri
4
46. LTE – Long Term Evolution
47. MAC – Medium Access Control
48. MBMS – Multimedia Broadcast Multicast Service
49. MCCH – Multicast Control Channel
50. MCH – Multicast Channel
51. MDT – Minimization of Drive Test
52. MIMO – Multiple Input Multiple Output
53. MME – Mobi lity Management Entity
54. MTCH – Multicast Traffic Channel
55. NLOS – Non Line of Sight
56. PAPR – Peak to Average Power Ratio
57. PBCH – Physical Broadcast Channel
58. PCCH – Paging Control Channel
59. PCFICH – Physical Control Format Indicator Channel
60. PCH – Paging Channel
61. PCRF – Policy and Charging Rules Function
62. PDCCH – Physical Downlink Control Channel
63. PDCP – Packet Data Convergence Protocol
64. PDN -GW (PGW) – Packet Data Network Gateway
65. PDSCH – Physical Downlink Shared Channel
66. PHICH – Physical Hybrid ARQ Indicator
67. PHY – Physical Layer
68. PMCH – Physical Multicast Channel
69. PRACH – Physical Random Access Channel
70. PRB – Physical Resource Blocks
71. PUCCH – Physical Uplink Control Channel
72. PUSCH – Physical Uplink Shared Channel
73. QoS – Quality of Service
74. QPSK – Quadrature Phase Shift Keying
75. RACH – Random Access Channel
76. RAN – Radio Access Network
77. RAT – Radio Access Technology
78. RF – Radio Frequency
79. RLC – Radio Link Control
80. RRC – Radio Resource Control
81. RS – Reference Signal
82. RSRP – Reference Signal Received Power
83. RSRQ – Reference Signal Received Quali ty
84. RSSI – Received Signal Strength Indicator
85. SAE – System Architecture Evolution
86. SGSN – Serving GPRS Support Node
87. S-GW – Serving Gateway
88. SIM – Subscriber Identification Module
89. SINR – Signal to Interference plus Noise Ratio
90. SISO – Single Input Single Output
91. SNR – Signal to Noise Ratio
92. SUI – Stanford University Interim
93. TDD – Time Domain Duplexing

Listă abrevieri
5
94. TDMA – Time Domain Multiple Acces
95. TE – Terminal Equipment
96. UE – User Equipment
97. UL – Uplink
98. ULSCH – Uplink Shared Channel
99. UTM – Universal Transverse Mercator
100. UMTS – Universal Mobile Telecommunications System
101. UpPTS – Uplink Pilot Time Slot
102. USIM – Universal Subscriber Identity Module
103. VoLTE – Voice over LTE
104. WCDMA – Wide Band Code Division Multiple Access
105. WiMAX – Worldwide Interoperability for Microwave Access
106. WLAN – Wirele ss Local Area Network
107. WLL – Wireless Local Loop

Cuprins figuri
6
Cuprins figuri
Figura 4.1 Creșterea vitezei de date, de la GSM la LTE [3] ………………………….. …………………………. 20
Figura 4.2 Arhitectura re țelei LTE – EPS [1] ………………………….. ………………………….. …………………. 21
Figura 4.3 Diagramă simplificată care ilustrează principiul legăturilor logice E -UTRAN, și nu
legăturile fizice între elementele rețelei de acces radio în LTE [3] ………………………….. ……………….. 21
Figura 4.4 Elementele re țelei de bază EPC [3] ………………………….. ………………………….. ………………. 22
Figura 4.5 Semnalul OFDM în domeniul frecvență și timp [1] ………………………….. …………………….. 23
Figura 4.6 Compara ție între OFDMA și SC -FDMA [1] ………………………….. ………………………….. ….. 24
Figura 4.7 Caracteristici importante LTE [3] ………………………….. ………………………….. …………………. 25
Figura 4.8 Structura cadrului radio LTE de tip 1 în mod FDD [2] ………………………….. ………………… 26
Figura 4.9 Structura cadrului radio LTE de tip 2 în mod TDD [2] ………………………….. ………………… 26
Figura 4.10 Arhitectura Control Plane [5] ………………………….. ………………………….. …………………….. 27
Figura 4.12 Canale Downlink LTE [15] ………………………….. ………………………….. ……………………….. 29
Figura 4.13 Canale Uplink LTE [15] ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 30
Figura 5.2 Setări Clutter Classes [A toll] ………………………….. ………………………….. ……………………….. 35
Figura 5.3 Densitatea populației [Atoll] ………………………….. ………………………….. ……………………….. 36
Figura 5.4 Sectorizarea localității Cluj -Napoca [Atoll] ………………………….. ………………………….. …… 37
Figura 5.5 Setări site [Atoll] ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 40
Figura 5.6 Parametri transmițător [Atoll] ………………………….. ………………………….. ……………………… 41
Figura 5.7 Parametri celulă LTE [Atoll] ………………………….. ………………………….. ……………………….. 42
Figura 5.9 Parametri modelului Standard [Atoll] ………………………….. ………………………….. …………… 45
Figura 5.10 Setări condiții [Atoll] / Figura 5.11 Setări de afișare [Atoll] ………………………….. ……….. 46
Figura 5.12 Setări de afișare [Atoll] ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 47
Figura 5.15 Setări afișare [Atoll] ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 48
Figura 5.16 Setări afișare [Atoll] ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 49
Figura 6.1 Statistici ITU529 – 1 site [Atoll] / Figura 6.2 Statistici ITU529 – 3 sites [Atoll] …………. 51
Figura 6.3 Statisci ITU529 – 10 sites [Atoll] ………………………….. ………………………….. …………………. 51
Figura 6.4 Statistici Cost -Hata – 1 site [Atoll] / Figura 6.5 Statistici Cost -Hata – 3 sites [Atoll] …… 52
Figura 6.6 Statistici Cost -Hata – 10 sites [Atoll] ………………………….. ………………………….. ……………. 52
Figura 6.7 Statistici model Standard – 1 site / Figura 6.8 St atistici model Standard – 3 sites ………… 52
Figura 6.9 Statistici model Standard – 10 sites [Atoll] ………………………….. ………………………….. ……. 53
Figura 6.10 Acoperire transmitatoa re – Modele de propagare: a) ITU529, b) Cost -Hata, c) Standard
[Atoll] ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 55
Figura 6.11 Statistici ITU529 – 1 site [Atoll] / Figura 6.12 Statistici ITU529 – 3 sites [Atoll] …… 55
Figura 6.13 Statistici ITU529 – 10 sites [Atoll] ………………………….. ………………………….. ……………… 56
Figura 6.14 Statistici Cost -Hata – 1 site [Atoll] / Figura 6.15 Statistici Cost -Hata – 3 sites [A toll] .. 56
Figura 6.16 Statistici Cost -Hata – 10 sites [Atoll] ………………………….. ………………………….. ………….. 56
Figura 6.17 Statistici model Standard – 1 site / Figura 6.18 Stati stici model Standard – 3 sites …….. 57
Figura 6.19 Statistici model Standard – 10 sites [Atoll] ………………………….. ………………………….. ….. 57
Figura 6.20 Statistici ITU529 – 10 sites [Atoll] / Figura 6.21 Statistici Cost -Hata – 10 sites [Atoll] 58
Figura 6.22 Statistici model Standard – 10 sites [Atoll] ………………………….. ………………………….. ….. 58
Figura 6.24 Statistici ITU529 – 10 sites [Atoll] / Figura 6.25 Statistici Cost -Hata – 10 sites [Atoll] 59
Figura 6.26 Statistici model Standard – 10 sites [Atoll] ………………………….. ………………………….. ….. 59

Cuprins figuri
7
Cuprins tabele
Tabel 2.1 Planificarea activit ății ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 15
Tabel 4.1 Modele de propagare [7] ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 31
Tabel 5.1 Unitățile de măsură folosite în Radio, Geo și Climate ………………………….. …………………… 36
Tabel 5.2 Valori ale puterii și calității semnalului LTE ………………………….. ………………………….. …… 38
Tabel 5.3 Parametri unei celule LTE ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 42
Tabel 6.1 Exemple acoperire transmitatoare ………………………….. ………………………….. ………………….. 53
Tabel 1. Parametri Site [Atoll] ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 62
Tabel 2. Parametri transmitatoare [ Atoll] ………………………….. ………………………….. ……………………… 62
Tabel 3. Acoperire transmitatoare [Atoll] ………………………….. ………………………….. ……………………… 64

Rezumat într -o limbă de circulație internațională. Rezumat în limba engleză
8
1. Rezumat într -o limbă de circulație internațională . Rezumat în
limba engleză
1.1 State of the Art

The paper [1] introduces the Long Term Evolution (LTE), which is the main focus of this
thesis. The main motivation and targets of LTE are explained, as well as t he LTE radio related topics:
e.g., the multiple access schemes used. Then, the LTE network architecture with each of the LTE
entities and the protocols used in each are described in detail. This paper also provides other important
chapters.
The paper [2] p resents the evolution and development of cellular networks for their planning
and optimization for UMTS and LTE. The chapter is focuse d on the radio frequency (RF) planning
and optimization of 4G LTE cellular networks .
This book [4] describes the long term evolution (LTE) technology for mobile systems; a
transition from third to fourth generation. Unlike other books, the authors have bridged the gap
between theory and practice, thanks to hands on experience in the design, deployment, and
performance of comm ercial 4G -LTE networks and terminals. The book is a practical guide for 4G
networks designers, planners, and optimizers, as well as other readers with different levels of expertise.
In this paper [6] is presented a simulation of LTE planning which include coverage by signal,
overlapping zone, coverage by throughput in uplink and downlink and coverage by noise interference
ratio in uplink and downlink.
The paper [7] is the Atoll user manual. The Atoll working environment is both powerful and
flexible. It pr ovides a comprehensive and integrated set of tools and features that allow you to create
and define your radio -planning project in a single application.
In the paper [8] are presented the RSRP and RSRQ levels. In the LTE network, the UE must
constantly mea sure the signal strength of its own cells and neighboring cells during idle mode ,
connected or handover mode to maintain the quality of the constant signal. UE measures RSRP and
RSRQ in LTE. RSRP and RSRQ are essential measures of signal strength and quali ty for modern LTE
networks.
The main objective of the thesis [9] is to develop automatic planning tools based on Exact and
approximate algorithms in order to solve the planning problem of 4G with high coverage and high
Quality of Service.
In the paper [10], a comparison is made between different proposed radio propagation models
that would be used for LTE, like Stanford University Interim (SUI) model, Okumura model, Hata
COST 231 model, COST Walfisch -Ikegami & Ericsson 9999 model. The comparison is made usi ng
different terrains e.g. urban, suburban and rural area.
In th e paper [11], some practical measurement results recorded from a live LTE network of
Australia are analysed to verify the possible relationships among SINR, RSRP, RSSI and RSRQ as
well as to e valuate the effects of SNR on throughput.
1.2 Theoretical Fundamentals
LTE is one of the newest releases of the 3 rd Generation Partnership Project (3GPP)
specifications.

Rezumat într -o limbă de circulație internațională. Rezumat în limba engleză
9
1.2.1 The e volution of LTE

Via the use of bandwidths, advanced modulation and MIMO antenna sch emes, LTE is able to
provide data speeds in excess of 100 Mbps on the DL and 50 Mbps on the UL. With regard to spectrum
efficiency, LTE is about three to four times better than HSDPA on the DL and two to three times better
than HSUPA on the UL. This makes LTE a very attractive tool for network operators for better
spectrum utilization.
1.2.2 LTE Network Architecture

The LTE system can be divided into two main branches: Evolved Universal Terrestrial Radio
Access Network (E-UTRAN) and System Architecture Evolution (SAE). The E -UTRAN evolved
from the UMTS radio access network; it is sometimes also referred to as LTE. The SAE supports the
evolution of the packet core network, also known as Evolved Packet Core (EPC). The combination of
both the E -UTRAN and the SAE com pose the Evolved Packet System (EPS).
1.2.3 LTE Multiple Access Schemes
In LTE the multiple access transmission scheme is based on the Frequency Domain
Multiplexing (FDM). Two different versions are used: Orthogonal Frequency Domain Multiple
Access (OFDMA) for t he downlink, and Single Carrier Frequency Domain Multiple Access (SC –
FDMA) for the uplink.
OFDMA is a very efficient transmission scheme which is widely employed in many digital
communication systems, e.g., Digital Video Broadcasting (DVB), WiMax, Wireless Local Area
Network (WLAN). The reason behind the popularity of OFDMA comes from the fact that it has very
robust characteristics against frequency selective channels. SC-FDMA is the transmission scheme in
the LTE uplink. It provides a low peak -to-average ratio between the transmitted signal; it is a very
desirable characteristic for the uplink to have an efficient usage of the power amplifier.
1.2.4 Duplexing in LTE

In LTE, time division duplexing (TDD) and frequency division duplexing (FDD) are
supported. If t he cellular system is using two different carrier frequencies for the UL and DL, then the
duplexing is called FDD. In this case, both the UE and the eNB can transmit at the same time. For
FDD, a channel separation is needed to reduce the interference betwe en the UL and DL traffic. In
TDD -based systems, the communication between theUE and the eNB is made in a simplex fashion,
where one terminal is sending data and the other is receiving.
1.2.5 Radio Protocol Architecture of LTE

The E -UTRAN is composed of the eNB and the UE. The interface between the eNB and the
UE is called the Uu interface. The radio protocol of LTE includes only the Uu interface. While control
plane architecture is used to deliver and exchange signaling messages that are critical to manage UEs’
connectivity, user plane architecture is used to deliver and exchange data packets that are consumed
by users or applications. The network nodes involved in the control plane are the UE, the eNB, and
the MME.

Rezumat într -o limbă de circulație internațională. Rezumat în limba engleză
10
For the Uu interface, the control plane is comp osed of the Physical layer (PHY), the MAC
layer, the RLC layer, the PDCP layer, and the RRC layer , and the user plane is composed of the
Physical layer, the MAC layer, the RLC layer, and the PDCP layer.
1.2.6 Channel types in LTE
Data transport and signaling in LTE are transmitted by means of a protocol stack via the air
interface using three different types of channel. LTE uses Logical, Transport and Physical channels;
each type of channel is defined by its own set of functions and attributes.
Figure 1 .1 shows a ll the channels used in downlink , and in figure 1.2 we can observe the
uplink LTE channels.

Figure 1.1 LTE Downlink Channels Figure 1.2 LTE Uplink Channels
1.2.7 Propagation models
Each propagation model available in Atoll is suited f or certain conditions, frequencies and
radio technologies. The table 1.1 summarises the frequency band, necessary geo data, recommended
use of each propagation model used in this work.

Table 1.1 Propagation models

Model Frequency Range Geo Data Recommend ed Use
Standard 150 – 3500 MHz Terrain profile
Statistical c lutter 1<d<20 km
GSM, UMTS, CDMA2000,
WiMAX, LTE
Cost-Hata 1500 – 2000 MHz Terrain profile
Statistical c lutter (at the
receiver) 1<d<20 km
GSM 1800, UMTS,
CDMA2000, LTE
ITU 529 -3 300 – 1500 MH z Terrain profile
Statistical c lutter (at the
receiver) 1<d<100 km
GSM 900, CDMA2000, LTE

Rezumat într -o limbă de circulație internațională. Rezumat în limba engleză
11
1.3 Implementation of the adopted solution

1.3.1 The Atoll working environment

Atoll is a multi -technology wireless network design and optimization platform that supports
wireless operators throughout the network's lifecycle, from initial design to densification and
optimization. Atoll supports a wide range of deployment scenarios, from standard configurations to
server -based configurations. With more than 9,000 active lic enses installed with over 500 customers
in 140 countries, Atoll has become the industry standard for planning and optimizing radio networks.

Planning a network in the Atoll program for the desired geographic area requires knowledge
of the geographic data of that area. After selecting the project model, in this case the chosen model is
LTE, the coordinates of the geographic area will be set. The choice of the appropriate UTM area for
Cluj-Napoca is the 35N area.
After importing the maps, "Clutter Classes" a re represented by black and white colors. To make
the map easy to understand and to see all the geographical areas, I have highlighted all the
environments (urban, suburban, industrial, sea, forest, etc.) in different colors.

1.3.2 Radio signal propagation anal ysis in LTE technology
In this subchapter I have assessed some parameters for the different models of propagation
existing in Atoll for urban, suburban and densely suburban environments. In an LTE network, the user
equipment (UE) measures two parameters on the reference signal: Reference Signal Received Power
(RSRP) and Reference Signal Received Quality (RSRQ).
RSRP and RSRQ are essential measures of signal strength and quality for modern LTE
networks.
RSRP is used to measure the coverage of the LTE cell on the DL. The UE will send RRC
measurements reports that include RSRP values in a binned format. The reporting range of RSRP is
defined from −140 to −40 dBm with 1 dB resolution. The main purpose of RSRP is to determine the
best cell on the DL radio interfa ce and select this cell as the serving cell for either initial random access
or intra -LTE handover. Reference Signal Received Quality (RSRQ) is defined as the ratio
N×RSRP/(E -UTRA carrier RSSI), where N is the number of RB’s of the E -UTRA carrier RSSI
meas urement bandwidth. The measurements in the numerator and denominator shall be made over the
same set of resource blocks.

1.3.3 Configuring LTE network parameters

In Atoll, a site is defined as a geographical point in which one or more emitters are located.
Once a site has been created, you can add emitters. In Atoll, a transmitter is defined as an antenna and
any additional equipment such as: TMA, power cables, etc. In an LTE project, cells must be added to
each transmitter. A cell refers to the characteristics of an RF channel on a transmitter.
For each site , I have set its real geographic position by specifying the exact coordinates, but
also the name of the building on which the site is placed. Parameters appropriate for all the sites used
in this paper are l isted in Table 1 of the Annexes. Parameters of a transmitter change from its
properties. The "Transmitter" tab is the most important parameters of a transmitter that can be modified
to give the best results. The properties of a transmitter provide the abil ity to change cell -level
parameters from the "Cells" tab.
The types of antennas used in this paper are as follows:

Rezumat într -o limbă de circulație inte rnațională. Rezumat în limba engleză
12
• 65deg 18dBi 0Tilt 2100MHz
• 65deg 18dBi 2Tilt 2100MHz
• 65deg 18dBi 4Tilt 2100MHz
1.3.4 Defining the parameters of propagation models
In Atoll, the propagation model takes into account radio and geographic data and calculates the
propagation losses along the transmitter -receiver path. This allows predicting the received signal level
at any given point. Any coverage prediction that is performed on a ba se station uses a propagation
model to calculate its results.
For each transmitter, we set the propagation pattern parameters in the following columns:
• Main propagation model;
• Main calculation radius;
• Main resolution ;

1.3.5 Defining the parameters of coverage p redictions

Before defining a coverage prediction, we need to make sure that all transmitters on the base
stations that are predicted are activated. After this assurance, the parameters of the chosen propagation
model will be set.
The types of predictions used in this paper are as follows:
• Coverage by Signal Level (DL);
• Coverage by Transmitter (DL);
• Coverage by Throughput (DL);
• Effective Signal Analysis (DL);
• Coverage by C/(I+N) Level (DL);

1.4 Experimental results

This chapter shows the simulation prediction s that I have set up in the previous chapter.
The first simulated prediction is Coverage by Signal Level. For this prediction, I analyzed the
following propagation models: ITU529, Cost -Hata and Standard Propagation Model. The simulations
were made in turn for a site, for 3 sites, and finally for 10 sites. The main calculation radius of the
transmitters for which we calculated the signal level coverage is 1200 m. All simulations are made for
urban, densely urban and suburban environments.
As a result of thes e coverage simulations, the largest coverage for the best signal by placing 10
sites on buildings in Cluj -Napoca has the ITU529 model, which is a special model used for LTE
technology. It can be said that the Cost -Hata model also offers a good coverage, be cause, besides the
very good signal it offers in the range of [ -70 dBm, -65 dBm], it also offers a large coverage for signals
in the range of [ 105 dBm, -95 dBm].
The results are shown in the following figures :

Rezumat într -o limbă de circulație internațională. Rezumat în limba engleză
13

Figure 1.3 Statistics ITU529 – 10 sites Figure 1.4 Statistics Cost -Hata – 10 sites

Figure 1. 5 Statistics Standard – 10 sites

The prediction for coverage of active transmitters was made to observe the coverage of each
transmitter located in the city of Cluj -Napoca. We have tracke d through this prediction which surface
is occupied by each transmitter that we placed on certain buildings through Cluj -Napoca.
Following the simulation of the "Coverage by Transmitter" prediction to find the coverage area
with the best data transfer spee d, it resulted that the largest coverage with the best throughtput by
placing 10 sites on buildings in Cluj -Napoca has the model ITU529.
In Atoll, two other types of LTE coverage prediction are also available: coverage predictions
used to analyze the actua l signal levels and coverage predictions used to analyze signal quality. The
“Effective Signal Analysis” prediction was simulated to see the RSRP level based on the actual signal
of some channels in terms of the three propagation models used in this paper.

1.5 Conclusions

In this paper I synthesized the planning of an LTE network in accordance with the constraints
mentioned for the best results. Radio signal propagation analysis was performed using the Atoll work
environment. This platform is a very complex o ne because it gives us the possibility to simulate
multiple coverage predictions using different propagation models .
The propagation models I chose to study are among the most popular and used in LTE
technology. These are: ITU529, Cost -Hata and Standard Mo del.
The main parameters I have configured for LTE technology planning are site parameters,
transmitters parameters, and coverage predictions parameters.
%
01.42.84.25.678.49.811.212.61415.416.8
-105
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
Best Signal Level (dBm)
%
01.63.24.86.489.611.212.814.41617.619.2
-105
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
Best Signal Level (dBm)
%
02.85.68.411.21416.819.622.425.22830.833.6
-105
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
Best Signal Level (dBm)

Rezumat într -o limbă de circulație internațională. Rezumat în limba engleză
14
Based on the simulation of coverage predictions and configured parameters, it was found that
the highe st coverage area with the best signal, placing 10 sites, is given by the ITU529 propagation
model . The other two propagation models used also , offer good coverage, but with a less good signal.

Planificarea activității
15
2. Planificarea activității
Tabel 2.1 Planificarea activit ății

Nr. Numele activității Durata Data începerii Data finalizării
1. Familiarizarea cu mediul de
lucru Atoll și simularea unui
scenariu 52 zile 11.12.17 31.01.18
2. Studiu despre tehnologia
LTE 24 zile 5.02.18 28.02.18
3. Studiu despre modele de
propagare 6 zile 19.02.18 24.02.18
4. Redactare capitol
Fundamentare teoretică 12 zile 5.03.18 16.03.18
5. Redactare capitol Stadiu
actual 8 zile 9.04.18 17.04.18
6. Configurare parametri Atoll 19 zile 7.05.18 25.05.18
7. Redactare capitol
Implementarea soluției 12 zile 4.06.18 15.06.18
8. Simulare predicții de
acoperire 6 zile 18.06.18 23.06.18
9. Verificare parametri 4 zile 25.06.18 28.06.18
10. Redactare capitol Rezultate
experimentale 7 zile 29.06 .18 5.07.18
11. Verificare și corectare 5 zile 6.07.18 10.07.18

Stadiul actual
16
3. Stadiul actual
Lucrarea [1] prezintă tehnologia LTE (Long Term Evolution) , care este unul dintre cele mai
noi sisteme de comunicații la ora actuală. S unt explicate principalele motiva ții și obiective ale LTE,
precum și subiectele legate de tehnologia radio LTE: de exemplu, schemele de acces multipl u utilizate.
Arhitectura rețelei LTE cu fiecare dintre entitățile LTE și protocoalele utilizate sunt descrise în detaliu.
În plus, sunt disc utate conceptele purtătorului în privința calității serviciului LTE. În cele din urmă,
capitolul oferă o scurtă introducere cu privire la ceea ce este dincolo de LTE, și anume LTE -Advanced ,
explicând unele dintre principalele sale caracteristici nou apărut e. Lucrarea [1] oferă și alte capitole
importante, cum ar fi: introducerea în istoria comunicațiilor mobile, proiectarea și dezvoltarea detaliată
a simulatorului rețelei LTE folosind instrumentul de simulare OPNET, virtualizarea wireless a
sistemului mobil LTE, proiectarea unui programator radio LTE eficient și inedit, prezentarea
diferitelor modele analitice radio LTE.

Lucrarea [2] prezintă evoluția și dezvoltarea rețelelor celulare privind planificarea și
optimizarea acestora pentru UMTS și LTE. Capitolu l specific rețele lor LTE se concentrează pe
planificarea și optimizarea frecvenței radio (RF) a rețelelor celulare 4G LTE sau a așa -numitelor rețele
de acces radio terestru universal (E -UTRAN) și discută modurile de funcționare a stratului fizic pentru
echipamentele utilizatorului (UE) , precum și stațiile de bază (BS) sau subsistemul e-NodeB (eNB).
Modurile de operare și benzile de frecvență ale duplexării cu divizare în frecvență (FDD) și duplexării
cu divizare în timp (TDD) sunt, de asemenea, discutate și ilustrate în conformitate cu specificațiile
3GPP versiunea 8.

În lucrarea [3], capitolul principal pe care l -am studiat ofer ă o scurtă introducere a elementelor
de bază ale LTE. Capitolul descrie câteva dintre cele mai elementare proprietăți ale sistemul ui care
sunt considerate cele mai utile. Această carte [3] este destinată planificatorilor RF, pentru a servi ca
un instrument practic în munca lor zilnică de proiectare a sistemelor de distribuție radio în interior.

Lucrarea [4] descrie evoluța tehnologi ei pe termen lung (LTE) pentru sistemele mobile, o
tranziție de la a treia la a patra generație. Spre deosebire de alte cărți, autorii au depășit decalajul dintre
teorie și practică, datorită experienței în proiectarea, implementarea și performanța rețelel or și
terminalelor 4G -LTE. Capitolele 1 și 2 descriu arhitectura, interfețele și protocoalele sistemului LTE.
Acestea introduc, de asemenea, interfața aerian ă și straturile LTE, dar și canalele și procedurile pentru
uplink și downlink. Capitolele 3 -8 const ituie partea principală a cărții. Acestea oferă o perspectivă mai
profundă asupra caracteristicilor sistemului LTE, performanțelor, aspectelor de proiectare, scenariilor
de implementare , exercițiilor de planificare, implementării VoLTE ( Voice over LTE ) și evoluției către
LTE-Advanced.

În cartea [5], principala motiva ție este concentrarea asupra protocoalelor radio LTE. Detaliile
fiecărui protocol radio LTE versiunea 8 sunt date în prima jumătate a cărții, explicând modul în care
terminalul și rețeaua inter acționează prin interfața radio atât în ceea ce privește transferul de date al
utilizatorului, cât și semnalizarea controlului. Trebuie remarcat faptul că această carte oferă doar un
ghid pentru înțelegerea protocoalelor radio LTE bazate pe cunoștințele au torilor.

În lucrarea [6] se analizează performanțele rețelei LTE folosind simulatorul Atoll. E ste
realiza tă o simulare a planificării LTE, această simulare include anumite predicții, precum : acoperirea
nivelului de semnal, zona de suprapunere , acoperirea prin transfer de date în uplink și downlink și

Stadiul actual
17
acoperirea prin raportul de interferență a zgomotului în uplink și downlink . Mai mulți parametri au
fost compara ți pentru a cunoaște performanța rețelei LTE prin diferite metode și în cele din urmă s -a
conclu zionat că rețeaua are multe avantaje față de forma rețelei anterioare, acestea fiind specificate de
predicțiile incluse în simulare . Resursele limitate pentru a transmite sunt un fapt important de luat în
considerare atunci când dorința este de a îmbunătăț i viteza transmisiilor. Una dintre problemele LTE
o reprezintă d iferitele modalități de împărțire eficientă a resurselor disponibile , în timp ce încercăm să
nu intervenim în mod deosebit cu celelalte transmisii.
Scopul general al sistemelor din a patra gen erație este de a furniza o rețea convergentă
compatibilă cu viziunea de convergență a rețelei de generație următoare. Acest tip de rețea integrează
mecanismele de gestionare a mobilității, de securitate și de management al QoS pentru accesul în
bandă largă fixă și mobilă, independent de tehnologia de acces. Pentru a -și îndeplini obiectivele, LTE
trebuie să suporte rate de date mari de până la 100 Mbps în Downlink și până la 50 Mbps în Uplink,
să aibă o eficiență spectrală îmbunătățită, să permită o lățime d e bandă de la 1.4 MHz până la 20 MHz.

Lucrarea [7] reprezint ă manualul de utilizare al simulatorului Atoll. Acesta oferă un set
cuprinzător și integrat de instrumente și funcții care permit crearea și definirea unui proiect de
planificare radio. Harta es te zona de lucru pentru proiect, iar Atoll oferă multe instrumente de a lucra
cu harta. Atoll oferă un set de modele de propagare, fiecare model fiind potrivit pentru anumite
condiții, frecvențe și tehnologii radio. Modelele de propagare disponibile în Ato ll sunt :
– Cost-Hata;
– Erceg -Greenstein (SUI);
– ITU1546;
– ITU370;
– ITU526;
– ITU529;
– Longley -Rice;
– Microwave E -Band Propagation Model;
– Microwave ITU -R P.452 Model;
– Microwave Point -to-Area Model;
– Microwave Propagation Model;
– Okumura -Hata;
– Sakagami Extended;
– Standa rd Propagation Model;
– WLL.

În lucrarea [8] sunt prezenta te nivelele RSRP și RSRQ. În rețeaua LTE, UE trebuie să măsoare
constant puterea semnalului propriilor celule și a celulelor vecine, în timpul modului inactiv, conectat
sau handover, pentru a menține calitatea semnalului constantă. UE măsoară RSRP și RSRQ în LTE.
RSR P și RSRQ reprezintă măsuri esențiale ale nivelului semnalului și calității acestuia pentru rețelele
LTE moderne.

În articolul [9] autorii prezintă planificarea unei rețele radio LTE utilizând software -ul de
planificare și optimizare radio, Atoll. În acea stă lucrare a fost realizată o planificare detaliată a rețelei
radio LTE, și anume analiza capacității și a ariei de acoperire, pentru a pregăti o orientare de planificare
radio, având în vedere posibilitatea unei implementări a rețelei în densitatea din o rașul Khartoum.
Obiectivul principal al acestei lucrări este de a dezvolta instrumente de planificare automate bazate pe
algoritmi exacți și aproximați pentru a rezolva problema de planificare a 4G cu acoperire și calitate
ridicată a calității serviciilor.

Stadiul actual
18
Khartoum este capitala Sudanului. Planificarea eficientă a rețelelor radio este, evident, o mare
provocar e, cu utilizarea optimă a resurselor limitate. În parte a de prezentare a rezultatelor din această
lucrare s -au efectuat analiza de acoperire, rezulta tul simulării nivelului de legătură împreună cu
pregătirea pachetelor de legături , și analiza capacității, simulări la nivel de sistem. În consecință, acesta
poate fi inclus pentru întreaga parte a planificării radio a oraș ului Khartoum efectuând simulăril e cu
instrument ul de planificare, Atoll.
Predicțiile de acoperire au fost realizate de către: emițător, nivelul semnalului, viteza maximă
de transfer de date (throughput) pe downlink și canalul de interferență plus raportul de zgomot (CINR).
Utilizarea in strumentului de analiză a punctelor pentru site -ul 6-1 din Atoll selectat pe harta orașului
Khartoum împreună cu un receptor, analize ază scenariul de transfer a limitelor celulei și toți ceilalți
parametri pentru uplink și downlink.
Succesul rețelei LTE d epinde de cei trei factori: acoperire, capacitate și calitate. Capacitatea se
bazează pe o evaluare a apelurilor eșuate și a congestiei care a fost eliminată prin optimizarea
corespunzătoare. Calitatea a fost îmbunătățită prin eliminarea interferențelor di n surse externe și
interne. Simulările Atoll au fost efectuate pe harta digitală a orașului Khartoum , conținând atât predicții
de acoperire , cât și simulări de trafic. Evaluarea performanței a fost făcută folosind un instrument de
analiză a punctelor .

Lucrarea [1 0] înfățișează o comparație între anumite modele de propagare utilizate pentru
rețeaua LTE. Această lucrare se referă la modelele de propagare radio utilizate pentru generați a a patra
(4G) a rețelelor celulare cunoscute și sub numele de Long Term Evolution (LTE). Modelul de
propagare a undelor radio sau modelul de pierdere a căii joacă un rol foarte important în planificarea
oricăror sisteme de comunicații fără fir (wireless) . Așadar, se face o comparație între diferitele modele
de propagare radio propuse care ar fi utilizate pentru LTE, cum ar fi modelul Stanford University
Interim (SUI), modelul Okumura, modelul Cost-Hata 231 și modelul Cost Walfisch -Ikegami &
Ericsson 9999 . Comparația se face folosind diferite terenuri sau medii , de exemplu: urban, suburban
și rural. Modelul SUI prezintă cea mai mică pierdere de traiectorie pentru toate mediile , în timp ce
modelul Cost-Hata 231 ilustrează cea mai mare pierdere de traiectorie pentru zona urbană, iar modelul
Cost Walfisch -Ikegami are cea mai mare p ierdere de traiectorie pentru mediile suburbane și rurale.

Lucrarea [11] specifică măsurătorile realizate asupra parametrilor SINR, RSRP, RSSI și RSRQ
pentru rețelele LTE. În acest studiu este prezentată o analiză a unor rezultate practice măsurate ,
înregistrate dintr -o rețea LTE FDD live din Australia pentru a verifica posibilele relații între
măsurătorile LTE, cum ar fi SINR, RSRP, RSSI și RSRQ, precum și pentru a evalua efectele SNR
asupra vitezei maxime de transfer de date. În plus, au fost studiate evenimentele de handover în cadrul
LTE E -UTRAN în timpul perioadei de testare. Se observă că RSRP și SNR sunt proporționale între
ele în medie, diferența este mai mică între RSSI și RSRP, mai bună este RSRQ, iar dacă SINR este
mai bună pentru un slot de mă surare, se obține o capacitate mai mare de transfer. De asemenea, se
observă că atunci când RSRP și/sau RSRQ ale unei celule de servire scade sub RSRP / RSRQ a celulei
vecine, evenimentul de handover are loc pentru a menține sesiunea de apel sau de date în desfășurare.

Fundamentare teoretică
19
4. Fundamentare teoretic ă
Rețelele mobile celulare s -au dezvoltat extrem de mult în ultimii ani. LTE este considerată a fi
a patra generație (4G) în comunicațiile mobile. Este printre cele mai recente versiuni ale 3GPP (3rd
Mobile Generation Partnership Project) , chiar dac ă apariția tehnologiei 5G (5th Generation Wireless
System), o tehnologie mult mai avansată, este destul de aproape.
De asemenea, LTE este următoarea generație în tehnologia celulară care și -a făcut apariția după
următoarele tehnologii : actualul sistem de telecomunicații mobile universal (UMTS) și accesul la
pachete de mare viteză (HSPA).
Standardul LTE vizează următoarele aspecte și caracteristici principale , dar și cerințe pentru o
rețea LTE performantă :
• Eficien ță spectrală ridicată ;
• Rată mare a transferului de date : până la 100 Mbps în downlink și 50 Mbps în uplink, având lățimea
canalului de 20 MHz ;
• Lărgimile de bandă ale canalelor sunt flexibile : 1.4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz, 20
MHz . Mai mult, LTE operează atât în spectrul cuplat, cât și în cel neprotejat, suport ând atât
duplexare FDD (Frequency Division Duplexing), cât și duplexare TDD (Time Division Duplexing ;
• Latență scăzută;
• Compararea costului sistemului cu predecesorul s ău;
• Dimensiunea celulei poate fi până l a 100 km, dar în mod obișnuit va fi de maxim 30 km.
• Utilizarea tehnicilor de acces multiplu: OFDMA (Orthogonal Frequency Domain Multiple Access)
pentru downlink și SC-FDMA (Single Carrier Frequency Domain Multiple Access) pentru uplink.
[1]
• Viteza medie a transferului de date per MHz în downlink este de aproximativ 3 până la 4 ori mai
mare decât în versiunea 6 a HSPA. În vreme ce, v iteza medie a transferului de date per MHz în
uplink este de aproximativ 2 până la 3 ori mai mare decât în versiunea 6 a HSPA ;
• Mobilitatea este optimizată pentru viteze reduse ale terminalelor de la 0 la 15 km / h. Conexiunea
trebuie menținută pentru viteze foarte mari ale terminalelor mobile (UE) de până la 350 km/h sau
chiar până la 500 km/h; [6]
4.1 Evoluția LTE
Datorită nevoii to t mai mari de viteze mari de date pentru utilizatorii mobili, sunt necesare
metode noi și mai eficiente de utilizare a resurselor limitate ale spectrului de radiofrecvență. 3GPP
este un standard în continuă evoluție pentru a satisface aceste nevoi, iar LTE este un alt pas spre viteze
mai mari de date, asigurându -se că această nouă tehnologie este compatibilă și poate coexista cu GSM
/ EDGE / UMTS.
În urmă c u mai bine de un deceniu, puțini oameni și -ar fi putut imagina vreodată că vom avea
nevoie de un siste m mobil care să susțină viteze de downlink de până la 100 Mbps și viteze de uplink
de până la 50 Mbps, utilizând MIMO , scheme de modulare adaptivă până la 64QAM și canale cu
lărgimi de bandă flexibile ale radiofrecvenței (RF) de la 1,4 MHz la 20 MHz.
Nevo ia din ce în ce mai mare de viteză a traficului de date reprezintă o evoluție constantă a
tehnologiei mobile. În 1992, a fost uimitor faptul că s -a reușit să se atingă 9.6 kbps pe un canal radio
de 200 kHz pe GSM . De atunci, evoluția constantă a serviciilo r bazate pe date impune o încărcare tot
mai mare a datelor în rețeaua operatorului de telefonie mobilă, și în același timp scăderea veniturilor
pe utilizator. Principala provocare este că, în același timp, investițiile în densitatea rețelelor sunt în

Fundamentare teoretică
20
creșt ere, putând pune în pericol situația operatorului de rețea. Evoluția de la GSM, GPRS, EDGE,
WCDMA, HSPA, HSPAŃ la LTE este determinată de această provocare de a conduce viteza maximă
de date pe lățime de bandă pentru a satisface cererea de date și creștere a eficienței spectr ale. LTE oferă
o eficiență spectr ală care este de aproximativ trei până la patru ori mai bună decât HSDPA.
Prin utilizarea lățimilor de bandă, a modulației avansate și a schemelor de antene MIMO, LTE
este capabilă să furnizeze viteze de date mai mari de 100 Mbps pe DL și 50 Mbps pe U L. În ceea ce
privește eficiența spect rală, LTE este de aproximativ trei până la patru ori mai bună decât HSDPA pe
DL și de două până la trei ori mai bună decât HSUPA pe UL. Acest lucru face LTE un instrument
foarte atractiv pentru operatorii de rețea pentru o utilizare mai bună a spectrului.
Privind figura 4.1, se pune totul în perspectivă. Sunt prezentate vitezele de date pentru fiecare
tehnologie și evoluția acestora. [3]

Figura 4.1 Creșterea vitezei de d ate, de la GSM la LTE [3]
4.2 Arhitectura rețelei LTE
LTE poate fi împărțit în dou ă ramuri principale: Evolved Universal Terrestrial Radio Access
Network (E-UTRAN ) și System Architecture Evolution (SAE ). E-UTRAN a evoluat d upă apariția
rețelei de acces radio UMTS , și este denumită uneori și LTE . SAE sprijin ă evolu ția rețelei de pachete
de baz ă, cunoscut ă sub numele de Evolved Packet Core (EPC). Combina ția dintre E -UTRAN si EPC
compune EPS (Evolved Packet System). [1]

Fundamentare teoretică
21

Figura 4.2 Arhitectura re țelei LTE – EPS [1]

1. UE
Este dispozitivul pe care clienții LTE îl folosesc pentru a se conecta la rețeaua LTE și pentru a -și
stabili conectivitatea. Similar cu toate celelalte sisteme 3GPP, UE este alcătuit din două entități
principale: un card SIM numit User Service Ide ntity Module (USIM) și echipamentul denumit
Terminal Equipment (TE). Cartela SIM transmite informa țiile necesare furnizate de operator pentru
identificarea și autentificarea utilizatorilor . Echipamentul terminal furnizeaz ă utilizatorilor hardware –
ul necesa r (de exemplu : procesare, stocare, sistem de operare), pentru a -și executa aplica țiile și a utiliza
serviciile sistemului LTE. [1]

2. E-UTRAN
E-UTRAN c onține stații de baza numite Evolved Node -B (eNodeB) care sunt conectate între ele
prin interfa ța X2 și la rețeaua de baz ă prin interfa ța S1. eNodeB furnizează protocoalele radio necesare
pentru echipamentul utilizatorului, astfel încât să poată trimite și primi date. eNodeB este responsabil
pentru programare care este una dintre cele mai importante funcții rad io. eNodeB programează
resursele spectrului de frecvență în rândul diferi ților utilizatori, exploatând atât timpul cât și frecvența
și garantând calitatea serviciilor. [1]
Cele mai importante funcții ale eNodeB sunt: gestionarea resurselor radio pentru upl ink si
downlink (RRM), comprimarea antetului IP, criptarea si rutarea datelor utilizatorului, selectarea
MME, radiodifuzare, programare, măsurători. [2]

Figura 4.3 Diagramă simplificată care ilustrează principiul legăturilor logice E -UTRAN, și nu
legătu rile fizice între elementele rețelei de acces radio în LTE [3]

Fundamentare teoretică
22

3. EPC
EPC este compus din 3 entități principale: Mobility Management Entity (MME), Serving Gateway
(S-GW) și Packet Data Network Gateway (PDN -GW). În plus, există și unele entități logice cum ar
fi Home Subscriber Server (HSS) și Policy and Charging Rules Function (PCRF). Scopul principal al
EPC este de a furniza funcționalitățile necesare pentru a sprijini utilizatorii și a -și stabili purtătorii.
a) Entitatea MME oferă funcții de control, precum și semnalizare pentru EP C. MME e ste implicat
doar în planul de control . Funcțiile suportate de MME includ: autentificare, securitate, roaming,
stabilirea purtătorului, mobilitatea utilizatorului și handover . [1]
b) S-GW este poarta principală pentru traficul ut ilizatorilor. Oferă anumite funcții precum: rutare,
redirec ționare, colectarea informațiilor [1]. SGW este ca un router care transmite și direcționeaz ă
pachetele de date. Este capabil să ofere managementul serviciilor de calitate utilizate de alte
elemente de rețea. Acționează ca un punct de salvare local pentru eNodeB. De asemenea, poate
acționa ca punct de ancorare pentru transferurile între UMTS și LTE și alte funcții, cum ar fi
tamponarea pachetelor în modul inactiv și inițierea cererilor de serviciu de clanșate de rețea [3].
c) Poart a specifică rețelei de pachete de date PDN -GW acționează c a punct de interfață al
comunicațiilor de date către rețelele externe. Este responsabilă pentru atribuirea adreselor IP ale
utilizatorilor, precum și pentru clasificarea traficului utilizatorilor în diferite clase QoS (Quality of
Service) . [1]

Punctele de referință și interfețele LTE:
• S1-MME: serve ște ca și punct de referință pentru protocolul Control Plane dintre E -UTRAN și
MME ;
• S1-U: această interfață dintre E -UTRAN și S-GW este utilizată pentru tunelul planului de utilizator
(User Plane) și comutarea între căile inter -eNodeB în timpul handover -ului;
• S11: este punctul de referin ță dintre MME si SGW ;
• S3: este interfa ța dintre SGSN și MME și permite transmisia datelor util izatorilor si purtătorilor
pentru comunicații de acces inter 3GPP ;
• S4: furnizeaz ă către User Plane suport de mobilitate și control între alte rețele 3GPP și SGW ;
• S5: asigur ă comunicarea User Plane și gestionarea tunelurilor între SGW si PGW. Este folosită
pentru a asigura mobilitatea și pentru conectarea SGW cu alt bloc ;
• S2a: ofer ă suport pentru comunicații între rețeaua LTE și rețelele de acces Trusted Non -3GPP IP ;
• SGi: este punctul de referin ță dintre rețelele LTE PGW și alte rețele publice sau private de pachete
de date. [3]

Figura 4.4 Elementele re țelei de bază EPC [3]

Fundamentare teoretică
23
4.3 Tehnici de acces multiplu
În LTE, tehnicile de acces multiplu sunt bazate pe Frequency Domain Multiplexing (FDM).
Sunt utilizate două versiuni diferite : Orthogonal Frequency Domain Mult iple Access (OFDMA) pentru
downlink, și Single Carrier Frequency Domain Multiple Access (SC -FDMA) pentru uplink.
4.3.1 OFDM
OFDM este o modulație multi -purtător care se bazează pe mai multe sub -purtătoare pentru
transmisie. Principiul de bază al sistemelor mul ti-purtător este împărțirea lățimii de bandă totale într –
un număr mare de unități de lățime de bandă mai mici și mai înguste, care se numesc sub -canale.
Datorită sub -canalelor de bandă îngustă, selectivitatea de frecvență nu există. Prin urmare, numai
câștig urile subcanalelor trebuie compensate și nu sunt necesare tehnici de egalizare complexe.
În OFDM , sub-canalele sunt ortogonale unele cu altele. Această proprietate nu necesită
adăugarea de intervale de protecție între sub -canale și, prin urmare, crește efi ciența spectrală a
sistemului. Figura 4.5 prezintă principiul ortogonalității OFDM; reprezentarea frecvenței unui sub –
canal OFDM este o funcție Sinc1 (funcție de eșantionare ), care este utilizată pe scară largă în
procesarea semnalelor și în transformările Fourier. Aceast a este definită în mod obișnuit c a Sinc (x) =
Sin (x) / x , în cazul în care, dacă eșantionarea se face la distanț ă exactă, rezultatul va fi doar la sub –
purtătorul subcanalului respectiv și la zerouri la fiecare altă frecvență sub -purtătoar e. Aceast a
înseamnă că sub -canalele sunt ortogonale unele cu altele. [ 1]
OFDM are mai multe avantaje :
• În funcționarea NLOS ( Non Line of Sight), cele mai multe cazuri sunt în comunicații le mobile,
sistemul va menține eficiența spectrală ridicată , utilizându -se astfel resursele limitate ale spectrului
până la maxim ;
• Ideal pentru operarea într -un mediu multipath, ideal pentru 95% din mediul mobil caracteristic;
• Designul receptorului și egalizatorul sunt mult mai simple în comparație cu alte opțiuni ;
• Sprijină l ărgimile de bandă adaptabile ale frecven ței radio , astfel încât diferitele segmente de
canale au fost utilizate pentru LTE ;
• Eficiență spectral ă ridicată. [3]

Figura 4.5 Semnalul OFDM în domeniul frecvență și timp [1]

Fundamentare teoretică
24
4.3.2 OFDMA
OFDMA este o tehnică de transm isie foarte eficientă care este utilizată pe scară largă în multe
sisteme de comunicații digitale: WiMax, Wireless Local Area Network ( WLAN ), Digital Video
Broadcasting ( DVB ). Este o tehnic ă de acces care folosește principiul OFDM pentru a orchestra
distri buirea resurselor radio limitate între mai mulți utilizatori, permițând comunicațiile mul ti-
utilizator. Acest lucru se realizează prin utilizarea TDMA (Time Domain Multiple Access), în care
utilizatorii obț in în mod dinamic unele resurse la momente diferit e ale programării.
Unul dintre motivele pentru care se utilizează OFDMA este că are anumite caracteristici foarte
robuste pentru canalele selective de frecvenț ă. Selectivitatea frecvenței este una dintre problemele
transmisiei care poate fi depășită prin egalizare, dar complexitatea tehnicii de egalizare este foarte
mare. Un alt motiv pentru alegerea OFDMA , ca și tehnică de transmisie pentru downlink , este
flexibilitatea l ărgimii de bandă pe care o oferă, deoarece schimbarea numărul ui de subpurt ătoare
utilizate poate m ări sau micșora lărgimea de bandă a frecvenței utilizate. [ 1]
4.3.3 SC-FDMA
Este o tehnică de transmisie pentru legătura radio LTE Uplink. Oferă un raport de putere scăzut
(peak -to-average power ratio – PAPR), care e ste considerată o proprietate foarte dorită pentru a avea
o utilizare eficientă a amplificatorului de putere. Acest lucru asigur ă o durat ă mare de viață a bateriei
pentru dispozitivele mobile.
SC-FDMA este un tip special de OFDM care combină raportul dintre puterea maximă și cea
medie cu rezistența mul ti-cale și alocarea frecvenței flexibile și eficiente. Se utilizează sub -purtătoare
ortogonale asemănătoare cu OFDMA, dar cu o singură diferență, adică sub -purtătoarele utilizate
pentru transmisie, sunt alese c a fiind secvențiale , și nu în pa ralel. O comparație între SC -FDMA și
OFDMA poate fi observată în Figura 4.6. [1]

Figura 4.6 Compara ție între OFDMA și SC -FDMA [1]

LTE utilizează tehnologii avansate pentru anten e, MIMO, scheme de modulații adaptive și
modulare complexă OFDM / SC -FDMA p entru a maximiza utilizarea spectrului și performanța.
Aceste caracteristici sunt exemplificate în detaliu în figura 4.7. [3]

Fundamentare t eoretică
25

Figura 4.7 Caracteristici importante LTE [3]
4.4 Duplexarea în LTE – Moduri de acces radio
În LTE, sunt suportate duplexarea cu div izare în timp ( Time Division Duplexing – TDD) și
duplexarea cu divizare în frecvență ( Frequency Division Duplexing – FDD). Accesul radio 3GPP
pentru sistemele UMTS și LTE este proiectat să funcționeze în două moduri principale de operare :
FDD și TDD. [2]
4.4.1 TDD
În sistemele bazate pe TDD, comunicarea dintre UE și eN odeB este realizată print -un terminal
care trimite date și altul care primește date. Cu un timp de întârziere suficient de scurt, operația ar
putea părea ca și cum ar fi un proces simultan. Cantitat ea de spectru necesară pentru FDD și TDD este
aceeași. Deși FDD utilizează două benzi de frecvențe separate de o bandă de protecție , TDD folosește
o singură bandă de frecvență, dar are nevoie de două ori mai multă lățime de bandă. Deoarece TDD
trimite și p rimește date la intervale diferite de timp, antena va fi conectată la transmițător la un moment
dat, și la lanțul receptorului la un alt moment. [2]
4.4.2 FDD
Dacă sistemul celular utilizează două frecvențe purtătoare diferite pentru UL si DL, atunci
duplexarea se numește FDD (în acest caz, UE si eNB pot transmite în același timp). Pentru FDD, este
necesară o separare a canalului pentru a reduce interferen ța dintre traficul pe UL și DL.
LTE FDD suportă ambele transmisii full -duplex și half -duplex. [2]
FDD este m odul de acces radio comun desfășurat în întreaga lume pentru UMTS și LTE.
Alocarea spectrului este, de asemenea, legată de alegerea FDD față de TDD. De exemplu, operatorii
care folosesc WiMAX, care s -a implementat înainte de LTE, au utilizat spectrul WiMAX pentru a
investi mai degrabă în LTE TDD decât în FDD. Cu toate acestea, cu disponibilitatea dispozitivelor,
precum și cu simplitatea implementării, FDD este în continuare principala alegere a implementării la
nivel mondial.
În FDD, se utilizează un canal separat uplink și downlink, permițând unui dispozitiv să
transmită și să primească date în același timp. Distanța dintre canalul de uplink și cel de downlink este

Fundamentare teoretică
26
denumită spațiere duplex. Canalul uplink funcționează pe frecvența redus ă. Acest lucru se da torează
faptului că frecvențele mai mari suferă o atenuare mai mare decât frecvențele mai mici și, prin urmare,
permite mobilului să utilizeze niveluri de transmisie mai mici. [4]
4.4.3 Structura cadrelor radio LTE
Cadrul radio LTE de tip 1 pentru duplexare FDD este împărțit în 10 sub -cadre de dimensiuni
egale, fiecare dintre ele fiind divizat în mod egal în două sloturi. Cadrul are durata de 10 ms și este
format din 20 de sloturi cu durata de 0.5 ms, numerotate de la 0 la 19. Fiecare slot este format din 12
subp urtătoare de frecvență 15 kHz cu 7 simboluri OFDMA , acest slot fiind numit bloc de resurse
(Physical Resource Block – PRB) . Un bloc de resurse este cea mai mică unitate de resurse care poate
fi alocată unui utilizator. Blocul de resurse are o lățime de 180 kHz în frecvență și un slot de lungime
în timp. Figura 4.8 prezintă structura unui cadru radio de tip 1 pentru LTE în modul FDD. [2]

Figura 4.8 Structura cadrului radio LTE de tip 1 în mod FDD [2]

Cadrul radio LTE de tipul 2 este utilizat pentru duple xarea TDD. Fiecare cadru radio are o
lungime de 10 ms. Cadrul constă din două sub -cadre de 5 ms. Fiecare sub -cadru este împărțit în 8
sloturi de 0.5 ms și 3 câmpuri speciale: slotul de timp pilot downlink (DwPTS), perioada de gardă
(GP) și slotul de timp p ilot uplink (UpPTS). Lungimea celor trei câmpuri combinate este de 1 ms.
Figura 4.9 prezintă structura unui cadru radio de tip 2 pentru LTE în modul TDD . [2]

Figura 4.9 Structura cadrului radio LTE de tip 2 în mod TDD [2]
4.5 Arhitectura protocolului radio al LTE
Protocoalele E -UTRAN fac referire atât la User Plane, cât și la Control Plane. E-UTRAN este
compus din eNodeB și UE. Interfața dintre eNB și UE se numește interfața Uu. Protocolul radio al
LTE include numai interfața Uu. În timp ce arhitectura plan ului de control (Control Plane) este utilizată
pentru a furniza și a schimba mesajele de semnalizare care sunt esențiale pentru gestionarea
conectivității UE, arhitectura planului de utilizatori (User Plane) este utilizată pentru a furniza și a
schimba pac hetele de date care sunt consumate de utilizatori sau de aplicații.
Nodurile de rețea implicate în Control Plane sunt UE, eNB și MME. Elementele de protocol
care constituie Control Plane sunt prezentate în figura 4.10. Pentru interfața Uu, Control Plane e ste

Fundamentare teoretică
27
compus din stratul fizic (PHY), stratul MAC, stratul RLC, stratul PDCP și stratul RRC. Elementele
protocolului care constituie User Plane sunt prezentate în figura 4.11. Pentru interfața Uu, User Plane
este compus din stratul fizic, stratul MAC, stratu l RLC și stratul PDCP. [5]

Figura 4.10 Arhitectura Control Plane [5] Figura 4.11 Arhitectura User Plane [5]

1. Stratul RRC
Stratul RRC este responsabil de controlul resurselor radio pe interfața radio. Stratul RRC din eNB
și UE schimbă mesaje le de semnalizare care sunt esențiale pentru gestionarea conexiunii dintre eNB
și UE. Următoarele funcții sunt efectuate de către RRC: gestionarea conexiunilor, gestionarea
purtătorilor radio, gestionarea mobilității, semnalizarea conexiunii.

2. Stratul PDCP
Strat ul PDCP este stratul situat sub stratul RRC sau stratul IP și deasupra stratului RLC. Stratul
PDCP are un rol dublu : îndeplinește o funcție de securitate și execută comprimarea antetului. Funcția
de securitate oferă o criptare pentru a împiedica părțile ne autorizate să privească datele și oferă
protecție integrității pentru a împiedica manipularea datelor de către părțile neautorizate. Compresia
anteturilor este utilizată pentru a maximiza eficiența resurselor radio prin evitarea transmiterii de
informații redundante prin interfața radio.

3. Stratul RLC
Stratul RLC este stratul situat sub stratul PDCP și deasupra stratului MAC. Rolul principal al
stratului RLC este de a asigura segmentarea și reasamblarea (SAR) și de a asigura o transmisie fără
erori. Deoarec e cantitatea de date care pot fi transmise prin interfața radio la un moment dat este
limitată, funcția SAR se referă la formatarea unităților de date de nivel superior în unități de date cu
nivel scăzut sau invers. Pentru o transmisie fără erori se utiliz ează serviciul de repetare automată
(ARQ). Atunci când se detectează o unitate de date lipsă, retransmiterea de către funcția ARQ este
utilizată pentru a garanta transmisia fără pierderi pe interfața radio. În plus, datorită utilizării unei
funcții HARQ mu lti-canal în stratul inferior, o funcție de reordonare în stratul RLC este utilizată pentru
a garanta livrarea în ordine a unităților de date.

4. Stratul MAC
Stratul MAC este situat sub stratul RLC și deasupra stratului fizic. Rolul principal al stratului MA C
este acela de a controla accesul stratului superior la resursele radio. Stratul MAC decide cât de mult e
resurse radio ar trebui să fie alocat e datelor din canal ul logic.

Fundamentare teoretică
28
5. Stratul fizic
După procesarea în straturile de mai sus, unitățile de date sunt în final procesate și transmise prin
interfața radio de stratul fizic. Unitatea tipică de timp este denumită sub-cadru sau interval de timp de
transmisie ( Transmission Time Interval – TTI). Un sub -cadru este egal cu 1 ms, iar posibilitatea de
transmisie pent ru un MAC PDU este dată în unitățile de sub -cadre. [5]
4.6 Tipuri de canale în LTE
Transmisia de date și semnalizarea în LTE sunt transmise prin intermediul unei serii de
protocoale prin interfața aeriană utilizând trei tipuri diferite de canale. LTE folosește canalele logice,
de transport și fizice . Fiecare tip de canal este definit de propriul set de funcții și atribute. Următoarea
este o scurtă prezentare a acestor canale și a funcți ilor lor. [3]
4.6.1 Canale pentru Downlink
1. Canale logice
• BCCH – Broadcast Control Channel: este un canal de control utilizat pentru difuzarea informațiilor
de sistem distribuite de toți utilizatorii din celulă. BCCH difuzează identitatea rețelei, configurația
celulei, informațiile de acces etc.
• CCCH – Common Control Channel: este un can al de control utilizat pentru a transmite informații
de control între mobil și rețea. Se utilizează în modul inactiv și în timpul configurării apelului
înainte ca gestionarea resurselor radio să fie stabilită în modul dedicat.
• PCCH – Paging Control Channel : este un canal de control pentru downlink care difuzează
informații de paginare (paging), declanșând mobilul să răspundă și să inițieze o conexiune la rețea.
• DCCH – Dedicated Control Channel: este un canal de control punct -la-punct bidirecțional care
transmite informații de control dedicate între mobil și rețea.
• MCCH – Multicast Control Channel: este un canal de control punct -la-multipunct, folosit la
transmiterea MBMS (Multimedia Broadcast Services) pentru a susține serviciile de difuzare punct –
la-multipu nct, TV mobil , etc.
• DTCH – Dedicated Traffic Channel: este un canal de trafic dedicat punct -la-punct rezervat pentru
transmiterea datelor pentru un utilizator / mobil. DTCH efectuează, de asemenea, semnalizarea
pentru apelul respectiv.
• MTCH – Multicast Tra ffic Channel: este un canal punct -la-multipunct folosit pentru a transporta
date de la rețea la mai multe telefoane mobile, care transportă servicii multimedia (Multimedia
Broadcast Services), cum ar fi televiziunea mobilă etc. [3]

2. Canale de transport
• BCH – Broadcast Channel: este transmis ca un canal comun și are un format predefinit de transport
definit de anumite cerințe. Acest canal transmite informațiile despre sistem pentru celulă / rețea.
• DL-SCH – Downlink Shared Channel: DLSCH efectuează transfer d e date pe downlink. În funcție
de natura datelor din canal, va sprijini alocarea resurselor dinamice și semi -statice, cu suport
opțional pentru DRX (recepție întreruptă) a telefonului mobil. Controlul erorilor în canal este de
asemenea suportat de HARQ (so licitarea Hybrid Automatic Repeat), precum și de adaptarea
dinamică a legăturii prin adaptarea modulației.
• PCH – Paging Channel: acest canal este asociat cu PCCH (Paging Control Channel) și transmite
mesajele de paging către telefoane le mobile din modul in activ. PCH acceptă DRX ( recepție
întreruptă ) pentru telefoane le mobile pentru a beneficia de o durată de viață prelungită a bateriei.

Fundamentare teoretică
29
• MCH – Multicast Channel: MCH este asociat cu serviciile multicast din straturile superioare ale
sistemului. [3]

3. Canale fi zice
• PBCH – Physical Broadcast Channel: transmite identitatea celulei și informațiile despre sistem în
mod repetat prin PBCH în cicluri de 40 ms.
• PDCCH – Physical Downlink Control Channel: furnizează mobilului informații despre alocarea
resurselor pe downl ink și uplink a PCH și DLSCH.
• PHICH – Physical Hybrid ARQ Indicator: PHICH este folosit pentru a transporta HARQ ACK /
NAK ca răspuns la transmisii. ACK -urile și NAK -urile confirmă furnizarea de date valide sau
solicită o retransmisie a blocurilor eronate primite. ACK -urile și NACK -urile fac parte din
procedura HARQ.
• PDSCH – Physical Downlink Shared Channel: transmite informații referitoare la datele de
downlink ale planurilor de comandă (Control Plane) și ale utilizatorului (User Plane) .
• PMCH – Physical Mu lticast Channel: transportă informațiile MCH și cele de multicast / broadcast.
• PCFICH – Physical Control Format Indicator Channel: furnizează telefoanelor mobile informații
despre configurația numărului de simboluri utilizate pe OFDM pentru PDCCH. [3]

Figura 4.12 Canale Downlink LTE [ 15]
4.6.2 Canale pentru Uplink
1. Canale logice
• CCCH – Common Control Channel, DCCH – Dedicated Control Channel, DTCH – Dedicated
Traffic Channel.

2. Canale de transport
• RACH – Random Access Channel : RACH -ul este utilizat în timpul acc esului aleatoriu al
telefoanelor mobile când se stabilește conexiunea la sistem. Suportă pur și simplu setarea apelului
inițial atunci când telefoanele mobile accesează celula.
• ULSCH – Uplink Shared Channel: ULSCH efectuează o semnalizare dedicată și comună, precum
și date dedicate traficului pe uplink. La fel ca și echivalentul său pe downlink, DLSCH, acesta
poate adapta modulația corespunzătoare.

Fundamentare teoretică
30

3. Canale fizice
• PRACH – Physical Random Access Channel : utilizat pentru accesul aleatoriu atunci c ând
dispozitivul mobil inițiaz ă accesul la rețea.
• PUSCH – Physical Uplink Shared Channel : efectuează semnalizarea aplicației ULSCH și datele
utilizatorului.
• PUCCH – Physical Uplink Control Channel: este utilizat pentru a transporta informațiile de control
pe uplink ACK / NAK ca răspuns la transmisiile pe uplink. ACK -urile și NAK -urile confirmă
transmiterea datelor valide sau solicită o retransmisie.

Figura 4.13 Canale Uplink LTE [ 15]
4.7 Modele de propagare
La proiectarea sistemelor de comunicații radio și celulare, unul dintre cele mai importante
aspecte este reprezentat de identificarea unui model de estimare a comportamentului canalului radio
care să se potrivească cât mai bine scenariului respectiv și care să încorporeze cât mai multe dintre
aspectele prezente în realitate, cum ar fi : variații în timp, în frecvență sau în spațiu ale canalului.
În ceea ce privește modelele de propagare, acestea sunt clasificate în două mari categorii, și
anume :
• Modele statistice : sunt mai simple și folosite, în general, pentru analiza și modelarea prin
simulare a canalului ;
• Modele empirice : sunt mai complexe, dar de cele mai multe ori duc la reprezent ări exacte ale
canalului, deoarece acestea au fost dezvoltate pe baza unor măsurători, care au fost efectuate
în medii reale. [12]

Fiecare model de propaga re disponibil în Atoll este potrivit pentru anumite condiții, frecvențe
și tehnologii radio. Tabelul 4.1 sintetizează banda de frecvență, datele geografice necesare și utilizarea
recomandată a fiecărui model de propagare utilizat în această lucrare . [7]

Fundam entare teoretică
31
Tabel 4.1 Modele de propagare [7]

Model Frecvență Date geografice Recomandare utilizare
Standard 150 – 3500 MHz Profilul terenului
Clutter statistic 1<d<20 km
GSM, UMTS, CDMA2000,
WiMAX, LTE
Cost-Hata 1500 – 2000 MHz Profilul terenului
Clutter statist ic (la receptor) 1<d<20 km
GSM 1800, UMTS,
CDMA2000, LTE
ITU 529 -3 300 – 1500 MHz Profilul terenului
Clutter statistic (la receptor) 1<d<100 km
GSM 900, CDMA2000, LTE
4.7.1 Modelul Standard
Modelul de propagare standard este un model de propagare bazat pe form ulele Hata și este
potrivit pentru predicții în band ă de la 150 la 3500 MHz pe distanțe lungi (de la 1 la 20 km). Este cel
mai potrivit pentru tehnologiile radio GSM 900/1800, UMTS, CDMA2000 și LTE.
Acest model este bazat pe formul a din ecua ția (1) :

𝑃𝑅= 𝑃𝑇𝑥−(𝐾1+𝐾2×Log(𝑑)+𝐾3×Log(𝐻𝑇𝑥𝑒𝑓𝑓 )+𝐾4×𝐷𝑖𝑓𝑓𝐿 +𝐾5×Log (𝑑)×
Log(𝐻𝑇𝑥𝑒𝑓𝑓 )+𝐾6×𝐻𝑅𝑥𝑒𝑓𝑓 +𝐾7×Log(𝐻𝑅𝑥)+ 𝐾𝑐𝑙𝑢𝑡𝑡𝑒𝑟 ×𝑓(𝑐𝑙𝑢𝑡𝑡𝑒𝑟 )+𝐾ℎ𝑖𝑙𝑙,𝐿𝑂𝑆) (1)

Fiecare parametru are semnifica ția următoare :
– PR = puterea de recep ție (dBm) ;
– PTx = puterea de transmisie (EIRP) (dBm);
– K1 = constanta de offset (dB);
– K2 = factor de multiplicare pentru Log(d);
– d = distan ța dintre receptor și transmițător (m) ;
– K3 = factor de multiplicare pentru Log(H Txeff);
– HTxeff = înălțimea efectivă a antenei emițătorului (m);
– K4 = factor de multiplicare pentru calcularea difracției (K 4>0);
– DiffL = pierderi de difrac ție = pierderile datorate difracției pe o cale obstrucționată (dB);
– K5 = factor de multiplicare pentru Log(H Txeff) x Log(d);
– K6 = factor de multiplicare pentru HRxeff;
– K7 = factor de multiplicare pentru Log(H Rxeff);
– HRxeff = înălțimea antenei mobile (m);
– f(clutter) = media pierderilor ponderate cauzate de clutter;
– Khill,LOS = factor de corecție pentru regiunile deluroase (=0 în cazul NLOS). [7]
4.7.2 Modelul Cost -Hata
Modelul Cost -Hata este potrivit pentru predicțiile de acoperire în banda de 1500 până la 2000
MHz pe distanțe lungi ( până la 20 km). Este cel mai potrivit pentru tehnologiile radio DCS 1800,
UMTS si LTE. Modelele Hata, în general, sunt bine adaptate mediului urban. [7]

Fundamentare teoretică
32
4.7.3 Modelul ITU 529 -3
Modelul ITU 529 -3 este potrivit pentru predicții în bandă de la 300 la 1500 MHz pe distanțe
lungi ( până la 100 km). Este cel mai p otrivit pentru tehnologia radio GSM 900 , dar și pentru
CDMA2000 și LTE . [7]

Implementarea soluției adoptate
33
5. Implementarea soluției adoptate
În acest capitol se va prezenta pe scurt instrumentul de planificare a rețelei numit Atoll , setarea
sistemului de coordonate, importarea hăr ții de interes, sectorizarea localității, analiza propag ării
semnalului radio în tehnologie LTE prin evaluarea parametrilor RSRP, RSRQ și SINR, configurarea
parametrilor pentru fiecare model de propagare utilizat în această lucrare , dar și configurarea
parametrilor rețelei LTE .
5.1 Descrierea p latform ei de lucru Atoll
5.1.1 Prezentare generală
Atoll este o platformă de proiectare și optimizare a rețelelor wireless cu mult iple tehnologii,
care are suport pentru operatorii wireless de -a lungul ciclului de viață al rețe lei, de la proiectarea
inițială la densificare și optimizare.
Această platformă include un singur RAN integrat și multiple RAT, oferind capabilități de
proiectare a rețelelor pentru ambele tehnologii de acces radio 3GPP și 3GGP2, incluzând 5G, LTE,
NB-IoT, UMTS, GSM și CDMA.
Atoll suportă implementarea multi -tehnologiei C -RAN, planificarea celulelor mici, și oferă, de
asemenea, capabilități de planificare și optimizare a rețelelor IoT dedicate. Atoll are suport pentru cele
mai recente progrese tehnologice, cum ar fi MIMO, 3D beamforming și propagarea mmWave pentru
proiectarea și lansarea rețelelor 5G.
Atoll acceptă o gamă largă de scenarii de implementare, de la configurații standard la
configurații bazate pe server . Cu mai mult de 9000 de licențe active in stalate cu peste 500 de clienți
din 140 de țări, Atoll a devenit standardul industrial pentru planificarea și optimizarea rețelelor radio.
[16]
5.1.2 Trăsături Atoll
Atoll combină în mod unic caracteristicile arhitecturale și funcționale, care oferă operatorilor
un cadru puternic, scalabil și flexibil pentru raționalizarea proceselor de proiectare și optimizare a
rețelelor.

1. Modelarea rețelelor multi -tehnologice
Atoll este o platformă cuprinzătoare de planificare și optimizare a multiplelor tehnologii radio,
care include modele de trafic multi -tehnologice unificate, simulatoare Monte Carlo și modul de
planificare automată a celulelor ( Automatic Cell Planning – ACP). Atoll poate modela aspectele legate
de trafic ale rețelelor multi -tehnologice și poate răspândi din amic traficul pe straturi de rețea 2G, 3G,
4G și 5G care cuprind macro -uri, micro -uri, celule mici și hotspot -uri Wi-Fi.

2. Planificarea rețelei 5G
Arhitectur a modulară a programului Atoll și capabilitățile avansate de modelare a tehnologiilor
radio, împreun ă cu suportul modelelor de propagare de înaltă frecvență, oferă operatorilor un cadru
flexibil și evolutiv pentru proiectarea și implementarea rețelelor 5G. În 2017, versiunea 3.3 a Atoll

Implementarea soluției adoptate
34
este utilizată de operatorii majori pentru primele implementări ale rețelelor de acces wireless 5G de
înaltă capacitate, precum și pentru activitățile R&D de -a lungul dezvoltării standardelor 3GPP.

3. Predicții și măsurători
Atoll oferă capabilități unice de a utiliza atât predicțiile, cât și datele de rețea live în cadrul
procesului de planificare și optimizare a rețelei. Datele din rețeaua live (KPI -urile, traiectoriile UE /
celulă / MDT și datele CEM) adaugă informații din lumea reală predicțiilor, permițând o modelare
îmbunătățită a evoluției traficului, identificarea hotspot și propagarea semnalului radio. Datele din
rețeaua live pot fi folosite în Atoll pentru a conduce procesul de planificare (selectarea celulelor mici)
și pentru a orienta algoritmii de optimizare a AFP și ACP.

4. GIS de înaltă performanță
Atoll integrează un sistem de informații geografice (GIS) de înaltă performanță, proiectat exclusiv
pentru planificarea și optimizarea rețelelor radio. Motorul GIS de 64 de biți de la Atoll permite lucrul
cu date geografice de înaltă rezoluție și la scară largă, oferind în același timp o performanță ridicată în
manipularea și afișarea datelor. Atoll oferă servicii de hărți web, hărți online (Bing, OSM etc.) și
formate standard, inclusiv BIL, TIF, BMP, Vertical Mapper, ArcView, MapInfo etc.

5. Capacități auto matizate și personalizate
Capabilități de scriere și integrare a sarcinilor ale Atoll care permit integrarea datelor și a
serviciilor. Mai mult decât atât, kitul de dezvoltare a software -ului C++ al Atoll (SDK) permite
personalizarea și implementarea modul elor funcționale cu valoare adăugată pentru Atoll. [16]
5.2 Setarea sistem ului de coordonate
Planificarea unei rețele în programul Atoll pentru zona geografică dorită , necesită cunoașterea
datelor geografice ale acestei zone. După alegerea modelului de proiect , în acest caz modelul ales este
LTE, se vor seta coordonatele adecvate zonei geografice . În figura 5.1 este prezentată alegerea zonei
UTM corespunzătoare pentru orașul Cluj -Napoca, și anume zona 35N.

Figura 5.1 Proiecție zona U TM [Atoll]

Implementarea soluției adoptate
35

După alegerea coordonatelor pentru proiecție și afișare, se importă hărțile de interes cu ajutorul
mai multor tipuri de date geografice :
• Digital Terrain Model (DTM) : descrie înălțimea solului peste nivelul mării . Se poate afișa
DTM în moduri diferite: prin valoare unic ă, valori discrete sau prin intervale de valori
• Clutter Classes : descrie acoperirea sau utilizarea terenului . Este luat în considerare de
modelul de propagare în timpul calculelor ;
• Clutter Heights : descrie altitudinea unui clutter asupra DTM, oferă informa ții precise ;
• Contours, Lines and Points : Atoll suport ă contururi, linii și puncte pentru a reprezenta
poligoane, cum ar fi regiuni sau linii precum drumuri sau linii de coastă. Acestea sunt
utilizate numai pentru afișare și nu au efect asupra calculelor;
• Scanned images : sunt fișiere de date geografice care reprezintă împrejurimile fizice reale,
de exemplu, hărți rutiere sau imagini satelitare;
• Population maps : conțin informații despre densitatea populației sau despre numărul total
de locuitori. Aceste h ărți pot fi utilizate în rapoartele de predicție pentru a afișa, de exemplu,
numărul absolut și relativ al populației acoperite. Hărțile populației nu au niciun efect
asupra rezultatelor de predicție și simulare ;
• Traffic data maps : hărțile de date despre trafi c conțin informații privind capacitatea și
utilizarea serviciilor pe zonă geografică. Aceste h ărți sunt utilizate pentru analizele de
capacitate ale rețelei ; [7]

După importarea hărților, „Clutter Classe s” sunt reprezentate prin culorile alb și negru. În
figura 6.2, p entru ca harta să fie ușor de înțeles și să fie vizibile toate zonele geografice, am evidențiat
toate mediile (urban, suburban, industrial, sea, forest, etc) prin diferite culori .

Figura 5.2 Set ări Clutter Classes [Atoll]

Când se creează u n document nou, Atoll stabilește anumite unități de măsură pentru recepție,
transmisie, câștigul antenei, distanță, înălțime și offset la valorile implicite interne. Se pot accepta

Implementarea soluției adoptate
36
aceste unități de măsură implicite sau se pot modifica. Tabelul 5.1 prezint ă unitățile de măsură folosite
în această lucrare în Radio, Geo și Climate.

Tabel 5.1 Unitățile de măsură folosite în Radio, Geo și Climate

Denumire Unitate de măsură
Parametrii radio
Câștigul antenei dBi
Transmisie dBm
Recepție dBm
Date geog rafice

Distanță m
Înălțime și offset m
Date climatice
Temperatură °C
5.3 Sectorizarea localității
Sectorizarea localității este realizată în mod automat de către platforma Atoll, în funcție de
densitatea populației din localitatea de interes. Sectorizarea este determinată de numărul de locuitori
din zonele cele mai importante ale localității.
În figura 5.3 se pot observa zonele sectorizate de platformă, fiecare zonă fiind reprezentată cu
o culoare. De exemplu, pentru mediile urban, suburban și den s suburban am folosit culorile galben,
mov, respectiv roșu.

Figura 5.3 Densitatea populației [Atoll]

Implementarea soluției adoptate
37
Figura 5.4 prezint ă sectorizarea localității Cluj -Napoca. Procesul de sectorizare al acestei
localități a fost realizat astfel : urban (galben), den s suburban (rosu), suburban (mov), industrial (gri).

Figura 5.4 Sectorizarea localității Cluj -Napoca [Atoll]
5.4 Analiza propagării semnalului radio în tehnologie LTE
În acest subcapitol am realizat evaluarea anumitor parametri pentru diferite modele de
propagare existente în Atoll destinate mediilor urbane, suburbane și dens suburbane . Într-o rețea LTE,
echipamentul utilizatorului (UE) măsoară doi parametri pe semnalul de referință : Reference Signal
Received Power (RSRP) și Reference Signal Received Qualit y (RSRQ).
RSRP și RSRQ reprezintă măsuri esențiale ale nivelului semnalului și calității acestuia pentru
rețelele LTE moderne. În rețelele celulare, atunci când un terminal mobil se deplasează de la o celulă
la alta și efectuează selecția sau reselecția ce lulei și handover -ul, trebuie să măsoare puterea și calitatea
semnalului din celulel e vecine. [17]
Să începem prin definirea principalelor noastre acronime de interes (împreună cu tehnologiile
celulare cele mai utile evidențiate în paranteză). Există cu si guranță mai multe măsurători utilizate în
industrie, dar clasificarea este realizată după puterea semnalului și calitatea semnalului.
1. Puterea semnalului:
• RSSI: Received Signal Strength Indicator (3G, CDMA/UMTS/EV -DO);
• RSRP: Reference Signal Received Power (4G LTE);

2. Calitatea Semnalului:
• EC/IO: Energy to Interference Ratio (3G, CDMA/UMTS/EV -DO);
• RSRQ: Reference Signal Received Quality (4G LTE);
• SINR: Signal to Interference Noise Ratio (4G LTE). [13]

Implementarea soluției adoptate
38
Valorile considerate bune și rele pentru perfomanța unei rețele LTE sunt reprezentate în t abelul
5.2.

Tabel 5.2 Valori ale puterii și calității semnalului LTE

RSSI (dBm) RSRP (dBm) EC/IO (dB) RSRQ (dB) SINR (dB)
Excelent > -70 >= -80 0 to -6 >= -10 >= 20
Bun -70 to -85 -80 to -90 -7 to -10 -10 to -15 13 to 20
Echitabil -86 to -100 -90 to -100 -15 to -20 0 to 13
Slab < -100 <= -100 -11 to -20 < -20 <= 0

Constrângeri :
• Zona dens urban ă;
• Densitate de popula ție ridicată, la ora de vârf minim 100 conexiuni de date și voce ;
• Aria celulei: 1.2 km2, aproximativ 2 00 m.
5.4.1 Evaluarea RSRP
RSRP reprezintă puterea medie primită de la un singur semnal de referință (RS). RSRP este
utilizat pentru a măsura acoperirea celulei LTE pe DL. UE va trimite rapoarte de măsurători RRC care
includ valorile RSR P. Intervalul de raportar e al RSRP este definit de la -140 dBm la -40 dBm cu
rezoluție de 1 dB. Scopul principal al RSRP este de a determina cea mai bună celulă de pe interfața
radio DL și de a selecta această celulă ca celul ă de servire fie pentru accesul inițial aleator, fie pentru
handover -ul intra-LTE. De asemenea, este important să verificați dacă non -ICS Designer permite
calcularea cu ușurință a acoperir ii RSRP (acoperire pilot) în funcție de parametri tehnici setați pe e-
nodeB. Acest pas este fundamental pentru determinarea zonei de servicii a celulelor. Sunt disponibile
funcții avansate pentru a analiza și optimiza acoperirea RSRP .
De asemenea, RSRP este determinat pentru o celulă considerată ca mediu liniar față de
contribuțiile de putere (în [W]) ale elementelor resurselo r care conțin semnale de referință specifice
celulelor în cadrul lărgimii de bandă a frecvenței de măsurare considerate. [8]
5.4.2 Evaluarea RSRQ
RSRQ indic ă calitatea semnalului recepționat. Funcțiile dedicate ale RSRQ permit efectuarea
unei analize complete a semnalului RS și verificarea impactului de servire și înconjurare a celulelor.
Intervalul de raportare al RSRQ este definit de la -3 dB la -19.5 dB.
RSRQ este definit ca raportul dintre N × RSRP și RSSI, unde N este numărul de blocuri de
resurse fizice (Ph ysical Resource Blocks – PRB) pe care RSSI este măsurat, în mod obișnuit egal cu
lățimea de bandă a sistemului. Măsurătorile în numărător și numitor se fac pe același set de blocuri de
resurse. [8] Prin urmare, RSRQ depinde de puterea celulelor și de număr ul de antene Tx , iar formula
care reprezintă nivelul RSRQ este reprezentată în relația ( 2). [17]

𝑅𝑆𝑅𝑄 =𝑁×𝑅𝑆𝑅𝑃
𝑅𝑆𝑆𝐼 (2)

RSSI este un parametru care furnizează informații despre puterea lărgimii de bandă primit e
(măsurată în toate simbol urile), inclusiv toate interferențele și zgomotul termic. RSSI nu este raportat

Implementarea soluției adoptate
39
la eNodeB de UE. Se poate calcula pur și simplu din RSRQ și RSRP care sunt, în schimb, raportate
de UE. Așadar, RSSI reprezintă puterea lărgimii de bandă care însumează zgomotu l, puterea celul ei și
puterea interferențelor. Dacă nu luăm în calcul zgomotul și interfențele, RSRP se poate calcula la fel
ca în relația ( 3). [17]

𝑅𝑆𝑅𝑃 (𝑑𝐵𝑚 )=𝑅𝑆𝑆𝐼 (𝑑𝐵𝑚 )−10×log (12×𝑁) (3)
5.4.3 SINR
SINR reprezint ă valoarea de referință fol osită în simularea sistemului și poate fi definită ca:
• SINR de bandă largă;
• SINR pentru un sub -purtător specific (sau pentru elemente de resurse specifice). [ 17]
SINR -ul necesar este indicatorul de performan ță principal pentru LTE și cunoștințele exacte
pe care le necesită SINR sunt centrate pe autenticitatea vitezei maxime de transfer de date și pe
procesul de dimensionare. [8]
SINR este definit în relația ( 4), unde :
• S: indic ă puterea semnalului utilizabil măsurat. Semnalele de referință și canalele PDSCH
sunt principalele implicate ;
• I: indic ă puterea medie a interferențelor – puterea semnalelor măsurate sau a semnalelor de
interferență a canalului de la alte celule în sistemul curent ;
• N: indic ă zgomotul de fundal, care este legat de lățimile de bandă de mă surare și coeficienții
de zgomot ai receptorului ; [14]
𝑆𝐼𝑁𝑅 = 𝑆
𝐼+𝑁 (4)
5.5 Configurare parametri rețea LTE
Scopul unei rețele LTE este de a oferi acces wireless în bandă largă care să suporte transferurile
între celulele LTE, precum și între ce lulele LTE și UMTS / GSM la viteze mari de utilizare. Atoll
permite proiectarea rețelelor LTE de acces wireless în bandă largă. Atol l-ul poate fi folosit pentru a
prezice acoperirea radio, a gestiona datele abonaților mobili și a stabili și evalua capacita tea rețelei.
Atoll LTE suportă, de asemenea, antene inteligente (smart) și MIMO.
În Atol l, un site este definit ca un punct geografic în care sunt localizați unul sau mai mulți
emițători. Odată ce s -a creat un site, se pot adăuga emițători. În Atoll, un transmițător este definit ca o
anten ă și orice alt echipament suplimentar, cum ar fi: TMA, cablurile de alimentare, etc. Într -un proiect
LTE, trebuie adăugate celule la fiecare transmițător. O celulă se referă la caracteristicile unui canal RF
pe un transmiț ător.
Parametri unui site sunt seta ți la fel ca în figura 5.5. Pentru acest site am setat poziția sa
geografică reală specificând coordonatele exacte, dar și numele clădirii pe care este plasat site -ul.
Parametri corespunzători pentru toate site -urile folo site în această lucrare sunt reprezentați în tabelul
1 din Anexe.

Implementarea soluției adoptate
40

Figura 5.5 Setări site [Atoll]

Parametri unui transmițător se modifică din proprietățile acestuia, exact ca în figura 5.6. Tab –
ul “Transmitter” reprezintă cei mai importanți parametri ai unui transmițător care se pot modifica
pentru ca simulările s ă ofere cele mai bune rezultate. Tipul tuturor transmi țătoarelor utilizate este Intra –
Network, deoarece Atoll trebuie să considere transmițătorul ca un potențial server, dar și ca un
interferent . Înălțimea antenei este introdusă în căsuța “Height/ground ”. Fiecare transmițător folosit
este situat pe o clădire, fapt pentru care înălțimea setată trebuie să includă înălțimea clădirii.
Din punct de vedere al antenelor, am folosit trei tipuri de anten e cu trei tilt-uri diferite: 0, 2 și
4. Tilt -ul reprezintă înclinația sau unghiul antenei față de axa sa. Există două tipuri de tilt: „Electrical
Tilt” și „Mechanical Tilt ”. Pentru “Electrical Tilt”, modificarea diagramei este obținută prin
schimbarea cara cteristicilor fazei semnalului fiecărui element al antenei. Prin „Mechanical Tilt ”,
înclinarea antenei, fără a schimba faza semnalului de intrare, diagrama este modificată. Antena
principală este folosită pentru a transmite canalele de control. Predicțiile de acoperire bazate pe
semnalele de referință sunt efectuate utilizând antena principală. Antena principală este, de asemenea,
utilizată pentru trafic dacă nu există echipament de antenă inteligent selectat pentru transmițător sau
dacă celulele nu suportă AAS. Tipurile de antene utilizate în această lucrare sunt următoarele :
• 65deg 18dBi 0Tilt 2100MHz
• 65deg 18dBi 2Tilt 2100MHz
• 65deg 18dBi 4Tilt 2100MHz
Un alt parametru important legat de transmițătoare este numărul porturilor de antenă utilizate
pentru MIM O în câmpurile de transmisie și recepție, în lucrarea de față acesta fiind 2 pentru ambele
câmpuri.

Implementarea soluției adoptate
41

Figura 5.6 Parametri transmițător [Atoll]

Proprietățile unui transmițător oferă posibilitatea modificării parametrilor la nivelul celulei, din
tab-ul “C ells”, la fel ca în figura 5.7. În Atoll, o celulă este definită ca un canal RF, cu toate
caracteristicile sale, pe un transmițător. Celula este mecanismul prin care se poate configura o rețea
LTE cu mai mulți purtători. Unii dintre cei mai importanți para metri ai unei celule LTE, dar și unii
parametri pe care i -am modificat pentru o acoperire mai bună a semnalului sunt reprezentați în tabelul
5.3.

Implementarea soluției adoptate
42

Figura 5.7 Parametri celulă LTE [Atoll]

Tabel 5.3 Parametri unei celule LTE

Nume Valoare
Puterea maximă 43-46 dBm
Offset SS, PBCH, PDCCH, PDSCH 0 dB
Încărcare trafic UL și DL 100%
RSRP minim -140 dBm
Număr de utilizatori DL/UL 1
Număr maxim de vecini (intra -technology) 16
Număr maxim de vecini (inter -technology) 16

Parametri reprezentați în tabelul 5.3 au următoarele caracteristici:
• RSRP minim: reprezint ă RSRP -ul necesar pentru ca un utilizator să fie conectat la celulă. RSRP
este comparat cu acest prag pentru a determina dacă un utilizator este sau nu acoperit de celulă;
• Număr de utilizator DL/UL: num ărul de utilizatori conectați la celulă în downlink / uplink;

Implementarea soluției adoptate
43

În Atoll, se poate studia o singură stație de bază sau un grup de stații de bază folosind predicțiile
de acoperire. Atoll -ul permite realizarea unei varietăți de previziuni de acoperire, cum ar fi predicțiile
de acoperire privind nivelul de semnal sau calitatea semnalului. Rezultatele predicțiilor de acoperire
calculate pot fi afișate pe hartă, comparate și studiate.
5.6 Configurare parametri modele de propagare
În Atoll, modelul de propagare ia în considerare datele radio și geografice și calculează
pierderile de propagare de -a lungul căii transmițător -receptor. Aceasta permite prezicerea nivelului de
semnal recepționat în orice punct dat. Orice predicție de acoperire care se realizează pe o stație de bază
utilizează un model de propagare pentru a calcula rezultatele sale.
Pentru fiecare transmi țător, am setat parametrii modelului de propagare în următoarele
coloane:
• Main propagation model;
• Main calculation radius;
• Main resolution;
5.6.1 Parametri m odel ITU529
Setarea pa rametrilor modelului de propagare ITU529 este reprezentat ă în figura 5.8. Acest
model de propagare poate folosi o formulă de mediu adecvată pentru fiecare clasă de clutter atunci
când se calculează. Există posibilitatea atribuirii unei for mule implicite pe care o poate utiliza Atoll
pentru toate clasele de clutter pentru care nu s -a atribuit.
Pentru mediile utilizate în această lucrare, și anume, urban, dens urban și suburban, am atribuit
o formulă specifică “Metropolitan Center”.

Figur a 5.8 Parametri ITU529 (Cost -Hata) [Atoll]

Implementarea soluției adoptate
44
5.6.2 Parametri model Cost -Hata
Parametri modelului de propagare Cost -Hata sunt reprezentați tot în figura 5.8, deoarece
parametri acestor dou ă modele de propagare sunt aceiași. Se poate atribui de asemenea o formulă de
mediu pentru fiecare clasă de clutter. Formulele atribuite pentru mediile urban, suburban și dens urban
sunt specifice “Metropolitan Center”.
Din punctul de vedere al pierderilor de difrac ție, acest model de propagare împreun ă cu
modelul ITU529, pot lua î n considerare pierderile datorate difracției, utilizând metoda Deygout și
altitudinea de la sol dată în DTM. Prin selectarea "1 – Yes" modelul de propagare va adăuga pierderi
datorate difracției.
5.6.3 Parametri model Standard
Parametri modelului de propagare s tandard sunt diferi ți față de modelele precendente , aceștia
fiind parametri standard și parametri la nivel de clutter . Ace știa sunt reprezenta ți în figura 5.9 și au
următoarele caracteristici:
• În apropierea transmi țătorului (Near transmitter):
o Max. distanc e (m): un receptor trebuie s ă fie considerat în apropierea emi țătorului;
o K1 los/nlos – K2 los/nlos: aceste valori vor fi utilizate pentru calcule atunci când receptorul se află
în linia de vedere a transmițătorului sau departe de acesta ;
• Departe de transmi țător (Far from transmitter):
o Valorile pe care le -am setat vor fi utilizate pentru toți receptorii a căror distanță față de emițător
este mai mare decât distanța specificată în “Near Transmitter”;
• Înălțimea efectiv ă a antenei (Effective Antenna Height):
o Method: am selectat metoda care va fi utilizată pentru a calcula H Txeff, înălțimea efectivă a antenei ;
o Distance min and Distance max (m): distan ța minim ă și distanța maximă sunt stabilite la 3000 m
și 15000 m (conform recomandărilor ITU) pentru frecvențe sub 500 MHz și la 0 m și 15000 m
pentru comunicațiile mobile de înaltă frecvență ;
• Difrac ția (Diffraction):
o Method: selectarea metodei Deygout pentru calcularea difrac ției;
• Alți parametri (Others parameters):
o Hilly terrain correction: prin selectare a “1 – Yes” se ia in considerare factorul de corec ție al
terenului deluros . Acest factor corectează pierderea căii pentru regiunile deluroase atunci când
transmițătorul și receptorul sunt în LOS ;
o Limitation to free space loss: prin selectarea “1 – Yes” se dore ște ca modelul de propagare să
limiteze pierderea căii calculat ă per pixel la pierderea spațiului calculat ;
o Profiles: prin selectarea "1 – Radial", Atoll stabilește un profil între fiecare emițător și fiecare punct
situat pe perimetrul său de calcul (definit de r aza de calcul) și apoi utilizează cel mai apropiat profil
pentru a face o predicție pe un punct din interiorul perimetrului de calcul. Acest proces se numește
optimizare radială;
o Grid calculation: prin selectarea "0 – Centred", Atoll realizeaz ă calculele d in centrul fiecărui pixel.
❖ Inaltimi (Heights):
➢ Clutter taken into account in diffraction: prin selectarea “1 – Yes”, înălțimile clutter -ului sunt luate
în considerare la calcularea difrac ției;
➢ Receiver on top of clutter: prin selectarea “1 – Yes”, nu am do rit ca receptorul să fie considerat a
fi situat în partea de sus a clutter -ului. Această opțiune poate fi utilizată atunci când receptoarele
fixe sunt situate în partea superioară a clădirilor;
❖ Gama (Range):

Implementarea soluției adoptate
45
➢ Max distance: setarea distanței maxime de la un receptor care trebuie luat în considerare la
calcularea f (clutter);
➢ Weighting function: selectarea unei funcții de ponderare care va fi utilizată la calcularea f (clutter).

Figura 5.9 Parametri modelului Standard [Atoll]
5.7 Configurare predictii de acop erire
Înainte de a defini o predicție de acoperire, trebuie să ne asigurăm că toate transmi țătoarele de
pe stațiile de baza pe care se dorește realizarea predicțiilor sunt activate. După această asigurare, se vor
seta parametrii modelului de propagare ales .
Tipurile de predic ții folosite în aceast ă lucrare sunt urm ătoarele:
• Coverage by Signal Level (DL);
• Coverage by Transmitter (DL);
• Coverage by Throughput (DL);
• Effective Signal Analysis (DL);
• Coverage by C/(I+N) Level (DL);
5.7.1 Coverage by Signal Level – Acop erirea nivelului de semnal
O predicție de acoperire bazat ă pe nivelul de semnal permite prezicerea zonelor de acoperire
prin puterea semnalului transmițătorului la fiecare pixel. Aceast ă putere este reprezentat ă și de nivelul
de RSRP, deoarece acesta repre zintă puterea medie primită de la un singur semnal de referință (RS).

Implementarea soluției adoptate
46
Cu ajutorul acestei predic ții se pot ajusta acoperirea la nivelul semnalului, pierderea traseului sau
pierderile totale într -un interval definit.
Parametri configura ți pentru aceast ă predicție sunt prezenta ți în figura 5.10. Tab -ul
“Conditions” permite definirea semnalelor care vor fi luate în considerare pentru fiecare pixel. Primul
parametru setat este intervalul nivelului de semnal care trebuie luat în considerare. Prin selectarea
casetei “Shadowing taken into account” se poate schimba probabilitatea de acoperire a marginilor
celulei. Aceast ă valoare am setat -o la 70%. În tab -ul “Display” prezentat în figura 5.11 se poate
modifica modul în care vor fi afi șate rezultatele predic ției de a coperire, aceste set ări ram ânând la
modul standard dat de Atoll. Dup ă terminarea calculului predic ției de acoperire, Atoll afi șează
rezultatele în fereastra h ărții.

Figura 5.10 Set ări condi ții [Atoll] Figura 5.11 Set ări de afi șare [Atoll]
5.7.2 Coverage by Transmitter – Acoperirea transmi țătoarelor
O predicție de acoperire bazat ă pe transmițător permite utilizatorului să prezică zonele de
acoperire prin transmițător la fiecare pixel. Predicția de acoperire arată dac ă un emițător acoperă slab
zona sa.
Parametri pe care i -am configurat pentru aceast ă predic ție sunt aceia și ca și la predic ția
precedent ă de acoperire a nivelului de semnal. Set ările din tab -ul “Conditions ” din figura 5.10
corespund set ărilor condi țiilor acestei predic ții de acoperire a transmi țătoarelor. Fa ță de figura 5.11,
tab-ul “Display” pentru aceast ă predic ție difer ă, fiecare transmi țător fiind reprezentat de o culoare
anume pentru a observa mai u șor acoperirea acestuia.

Implementarea soluției adoptate
47

Figura 5.12 Set ări de afi șare [Atoll]
5.7.3 Coverage Prediction by Thro ughput – Acoperire throughput
Predic țiile de acoperire a vitezei maxime de transfer de date (throughput) în downlink și uplink
calculează și afișează viteza de transfer a canalelor și capacitățile celulelor pe baza calculelor
purtătorilor si a raportului C / (I + N) pentru fiecare pixel.
Atoll determină numărul total de simboluri din cadrele de downlink si uplink de la informațiile
din parametri globali ai emițătorului și din benzile de frecvență atribuite celulelor. Apoi, Atoll
determină purtătorul la fiec are pixel și înmulțește eficiența purtătorului cu numărul de simboluri din
cadru pentru a determina rata maxim ă de transfer (viteza de transfer de date – throughput) a canalului
RLC.
Ratele de transfer efective ale RLC sunt debitele maxime RLC reduse prin retransmisie din
cauza erorilor sau a Block Error Rate (BLER). Atol l-ul utilizează graficele BLER a echipamentului de
recepție definit în terminalul selectat pentru downlink sau echipamentul de recepție al celulei
emițătorului de servire pentru uplink.
Tipurile de afișare a capacității celulelor permit calcularea și afișarea transferurilor disponibile
la fiecare pixel al zonei de acoperire, luând în considerare limitele maxime de încărcare a traficului
stabilite pentru fiecare celulă. Cu alte cuvinte, capac itatea celulei este egală cu debitul canalului atunci
când sarcina maximă de trafic este setată la 100%. Prin urmare, capacitățile celulelor sunt cantitățile
de canale reduse pentru a respecta limitele maxime de încărcare a traficului.
Rata de transfer med ie a unui utilizator în downlink se calculează prin împărțirea capacității
celulei din downlink la numărul de utilizatori downlink ai celulei de servire. În uplink, rata de transfer
medie a unui utilizator se calculează prin împărțirea ratei de transfer a lărgimii de bandă alocată la
numărul de utilizatori uplink ai celulei.
Vitezele de transfer de date ale lățimii de bandă alocate sunt transferurile corespunzătoare
numărului de blocuri de frecvență alocate terminalului în diferite locații. Utilizatorii sit uați departe de
stațiile de bază utilizează mai puține numere de blocuri de frecvență decât utilizatorii localizați în
apropiere pentru a -și putea concentra puterea de transmisie pe o lățime de bandă mai mică decât
lățimea de bandă a canalului pentru a men ține conexiunea în uplink.
Parametri configura ți pentru aceast ă predic ție sunt prezenta ți în figura 5.13. Tab -ul
“Conditions” permite selectarea unui terminal (echipamentul utilizatorului folosit în rețea), un tip de
mobilitate și un serviciu. De asemenea , se poate selecta un strat celular sau tipul celulei. Tab-ul

Implementarea soluției adoptate
48
“Display” din figura 5.14 prezint ă valorile pentru cele mai bune viteze de transfer de date (valori ale
throughput -ului) care vor fi afi șate în statisticile din capitolul urm ător.

Figura 5.13 Setări condi ții [Atoll] Figura 5.14 Set ări afi șare [Atoll]
5.7.4 Effective Signal Analysis – Analiza nivelului de semnal efectiv
Predic țiile de acoperire privind analiza nivelurilor de semnal efective pot fi utilizate pentru a
analiza diferite semnale (semnal e de referin ță, SS, PBCH, PDSCH si PDCCH) în downlink, precum
și în uplink, odată ce au fost luate în considerare câștigurile și pierderile utilizatorilor. Acest tip de
predic ții de acoperire nu depind de condițiile de încărcare a rețelei. Zonele de acoper ire ale celulelor
pentru aceste predicții sunt limitate doar de celula RSRP minimă.
Atoll calculează transmitatorul de serviciu pentru fiecare pixel în funcție de nivelul semnalului
de referință în downlink. Transmițătorul de serviciu este determinat în fu ncție de nivelul semnalului
de referință recepționat din celula cu puterea maximă a semnalului de referință.
Parametri pe care i -am configurat pentru aceast ă predic ție sunt aceia și ca și la predic ția
precedent ă de acoperire a throughput -ului. Set ările din tab-ul conditions din figura 5.13 corespund
setărilor condi țiilor acestei predic ții de anali ză a nivelului de semnal efectiv . Față de figura 5.14, tab-
ul “Display” pentru aceast ă predic ție difer ă, aici fiind setate valorile pentru nivelul de RSRP care va
fi afișat în statisticile din capitolul urm ător.

Figura 5.15 Set ări afi șare [Atoll]

Implementarea soluției adoptate
49
5.7.5 Coverage by C/(I+N) Level – Acoperirea nivelului C/(I+N)
În LTE, capacitatea și zonele de acoperire a serviciilor eficiente ale celulelor sunt influențate
de sarcinile r ețelei. Pe măsură ce crește încărcarea rețelei, zona în care o celulă oferă servicii scade.
Din acest motiv, sarcinile rețelei trebuie să fie definite pentru a calcula aceste predic ții de acoperire.
Predic țiile de acoperire în downlink și uplink de către n ivelul C / (I + N) prezic nivelele de
interferență și nivelele de semnal -interferență în partea din rețeaua studiată.
Raportul purt ător-interferen ță-zgomot C / (I + N) în downlink este calculat pentru diferite
canale utilizând puterile lor de transmisie r espective și prin calcularea interferenței primite de către
elementele de resurse corespunzătoare acestor canale de la celulele care interferează. Calculele
raportului C / (I + N) în downlink sunt f ăcute folosind antena principal ă. În uplink raportul se
calculează utilizând puterea terminalului calculată după controlul puterii și valorile de creștere a
zgomotului în uplink stocate fie în proprietățile celulei, fie în rezultatele simulate selectate.
La fel ca și la cele dou ă predic ții precedente, parametri p e care i -am configurat pentru aceast ă
predic ție sunt aceia și. Set ările din tab -ul “Conditions ” din figura 5.13 corespund set ărilor condi țiilor
acestei predic ții de acoperire a nivelului C/(I+N). Fa ță de figura 5.15, tab -ul “Display” pentru aceas tă
predic ție difer ă, aici fiind setate valorile pentru nivelul de RSRQ care va fi afi șat în statisticile din
capitolul urm ător.

Figura 5.16 Set ări afi șare [Atoll]

Rezultate experimentale
50
6. Rezultate experimentale
Acest capitol prezint ă simularea predic țiilor pe care le -am co nfigurat în capitolul precedent.
6.1 Simularea predictiilor
Atoll oferă o serie de predicții standard de acoperire bazate pe nivelul de semnal măsurat la
fiecare pixel. Alți factori, cum ar fi interferențele, nu sunt luați în considerare. O predic ție de acope rire
a nivelului de semnal afiseaza semnalul celui mai bun server pentru fiecare pixel al zonei studiate.
Pentru un transmi țător cu mai mult de o celula, nivelul semnalului este calculat pentru celula cu puterea
cea mai mare a semnalului de referin ță.
Atoll poate genera un raport pentru orice predicție de acoperire. Raportul afișează suprafața
acoperită și procentajul pentru fiecare valoare de prag definită în tab -ul “Display” al proprietăților
predicției de acoperire. Un exemplu de astfel de raport este a fișat în tabelul 3 din Anexe.
De asemenea, Atoll poate afișa statistici pentru orice predicție de acoperire. În mod implicit,
Atoll afișează o histograma utilizând culorile predicției de acoperire, pașii intervalelor și umbrirea, așa
cum sunt definite în t ab-ul “Display” al proprietăților predicției de acoperire.
Atoll permite compararea a două predicții similare pentru a vedea diferențele dintre acestea.
Acest lucru permite observarea rapidă prin care modificările realizate pot afecta rețeaua. Există mai
multe opțiuni pentru a crește acoperirea, dacă o zona din rețea este slab acoperită de transmi țătoarele
curente. O stație de baza nou adăugată poate îmbunătăți acoperirea.
6.1.1 Coverage by Signal Level – Acoperirea nivelului de semnal
Pentru această predicție a m analizat pe rând următoarele modele de propagare: ITU529, Cost –
Hata și Standard Propagation Model. Simulările au fost făcute pe rând pentru un site, pentru 3 site -uri,
iar la final pentru 10 site -uri. Motivul constă în vederea numărului de site -uri neces are pentru a acoperi
o mare parte a orașului Cluj -Napoca. Raz a principal ă a transmi țătoarelor pentru care am calculat
acoperirea nivelului de semnal este de 1200 m. Toate simulările sunt realizate pentru mediile urban,
dens urban și suburban.
Primul model de propagare folosit pentru simularea acestei predicții este ITU529. În urm a
setării parametrilor din capitolul anterior și a predicțiilor, au rezultat 3 tipuri de grafice pentru
acoperirea celui mai bun semnal. Se observă din cele 3 figuri de mai jos că v aloarea procentelor de
acoperire diferă, iar valorile nivelului de semnal au același interval.
Se poate observ a că amplasarea unui singur site sau a trei site -uri acoperă o zona mai mică de
semnal bun, iar cele 10 site -uri acoperă o zona mai largă de semna l foarte bun cuprins între valorile [ –
65 dBm, -75 dBm].

Rezultate experimentale
51

Figura 6.1 Statistici ITU529 – 1 site [Atoll] Figura 6.2 Statistici ITU529 – 3 sites [Atoll]

Figura 6.3 Statisci ITU529 – 10 sites [Atoll]

Cel de -al doilea model de propagare utilizat pentru ac eastă predicție este Cost -Hata. Cele trei
tipuri de grafice sunt prezentate în figurile următoare. Prin schimbarea modelului de propagare și
configurarea parametrilor se observă că rezultatele sunt mai slabe decât modelul de propagare
precedent, deoarece r ezultă o zon ă cu o acoperire mai mică de semnal foarte bun pentru toate cele 3
simulări. Această zona este de aproximativ 1.5% pentru un site, 0.7% pentru 3 site -uri și 5% pentru
10 site -uri. Aceste procente sunt reprezentate de semnalul cuprins între valo rile [ -70 dBm, -65 dBm],
acestea fiind cele mai bune. Există și zone cu o acoperire de 18% cu valori ale semnalului cuprinse
între [ -105 dBm, -95 dBm], dar acest semnal este slab pentru utilizatori în acele zone, deoarece se află
la distanță față de transm ițătoare. Aceste zone în care semnalul este mai slab sunt, de asemenea,
constante, indiferent de configur ările realizate.

%
02468101214161820222426
-105
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
Best Signal Level (dBm)
%
01.63.24.86.489.611.212.814.41617.619.2
-105
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
Best Signal Level (dBm)
%
01.42.84.25.678.49.811.212.61415.416.8
-105
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
Best Signal Level (dBm)

Rezultate experimentale
52

Figura 6.4 Statistici Cost -Hata – 1 site [Atoll] Figura 6.5 Statis tici Cost -Hata – 3 sites [Atoll]

Figura 6.6 Statistici Cost -Hata – 10 sites [Atoll]

Ultimul model de propagare simulat pentru această predicție este modelul standard. Față de
celelalte modele de propagare, rezultatele s -au modificat destul de mult. Pentru simularea predic ției
prin amplasarea a 10 site -uri, acoperir ea unei zone cu semnal foarte bun este extrem de mică. Totuși,
se acoperă o zona mare de semnal de aproximativ 30%, doar că acesta este un semnal slab cuprins
între valorile de [ -105 dBm, -95 dBm]. În schimb, am obținut cele mai bune rezultate de semnal fo arte
bun pentru un site și 3 site -uri. Față de celelalte două modele de propagare, am obținut pentru un site
o acoperire de 9.5%, iar pentru 3 site -uri o acoperire de 11%, acestea reprezentând un semnal foarte
bun cuprins între valorile [ -70 dBm, -65 dBm].

Figura 6.7 Statistici model Standard – 1 site Figura 6.8 Statistici model Standard – 3 sites
%
02.44.87.29.61214.416.819.221.62426.428.8
-105
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
Best Signal Level (dBm)
%
01.83.65.47.2910.812.614.416.21819.821.6
-105
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
Best Signal Level (dBm)
%
01.63.24.86.489.611.212.814.41617.619.2
-105
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
Best Signal Level (dBm)
%
02468101214161820222426
-105
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
Best Signal Level (dBm)
%
01.63.24.86.489.611.212.814.41617.619.2
-105
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
Best Signal Level (dBm)

Rezul tate experimentale
53

Figura 6.9 Statistici model Standard – 10 sites [Atoll]

În urm a acestor simulări de acoperire, a rezultat că cea mai mare acoperire pentru cel mai bun
semnal amplas ând 10 site -uri pe clădiri din Cluj -Napoca o are modelul ITU529, care este un model
special utilizat pentru tehnologia LTE. Se poate spune că o acoperire bună oferă și modelul Cost -Hata,
deoarece în afară de semnalul foarte bun pe care îl oferă în intervalul [ -70 dBm, -65 dBm], acesta oferă
o acoperire mare și pentru semnalele cuprinse în intervalul [ -105 dBm, -95 dBm].
6.1.2 Coverage by Transmitter – Acoperirea transmitatoarelor
Predicția pentru acoperirea transmi țătoarelor active a fost făcută pentru a observ a acoperirea
fiecărui transmițător amplasat în orașul Cluj -Napoca. Am urmărit prin această predicție ce suprafață
ocupă fiecare transmițător pe care l -am amplasat pe anumite clădiri prin Cluj -Napoca. Amplasarea
constă în 10 site -uri, fiecare având câte 3 sectoare de transmisie. Nu s -au putut genera statistici cu
ajutorul histogramei pentru această predicție, fapt pentru care, pentru a se vizualiza mult mai ușor
rezultatele acestei predicții, am generat un raport care se găsește în tabelul 3 d in Anexe. Raza
principal ă a transmi țătoarelor pentru care am calculat acoperirea nivelului de semnal este de 2000 m.
În tabel există transmi țătoare care au suprafaț a și zona de acoperire aproximativ egale, dar și
transmi țătoare care sunt foarte diferite pe ntru cele 3 modele de propagare. Un exemplu de astfel de
caz se regăsește în tabelul următor:

Tabel 6.1 Exempl e acoperire transmi țătoare

Name ITU529 Cost-Hata Standard
Main
Calculation
Radius (m) Surface
(km²) % of
Covered
Area Surface
(km²) % of
Cove red
Area Surface
(km²) % of
Covered
Area
Grand Hotel
Napoca_1 2,000 0.41 2.87 0.365 3.376 0.09 3.054
Grand Hotel
Napoca_3 2,000 2.655 18.586 2.01 18.589 0.268 9.094

Modific ările pe care le -am realizat în privin ța îmbun ătățirii acoperirii sunt modificar ea
înclin ării și a azimutului fiec ărui transmi țător. Modificarea tilt -ului antenei cre ște acoperirea
transmi țătorului.
%
02.85.68.411.21416.819.622.425.22830.833.6
-105
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
Best Signal Level (dBm)

Rezultate experimentale
54
Cele trei figuri de mai jos reprezintă diferența dintre cele 3 modele de propagare în privința
acoperirii fiecărui transmițător activ. Fi ecare site conține 3 transmițătoare reprezentate fiecare prin trei
culori: roșu, verde și galben. Se observă că zona de acoperire a fiecărui transmițător este reprezentată
prin aceste trei culori.
Din punct de vedere al modelelor de propagare, ITU529 oferă zona de acoperire cea mai mare
de 14.2 km2, modelul Cost -Hata oferă o zona de acoperire de 10.8 km2 , iar modelul standard oferă
zona de acoperire cea mai mică de 2.9 km2.

a)
b)

Rezultate experimentale
55
c)
Figura 6.10 Acoperire transmi țătoare – Modele de propagare : a) ITU529, b) Cost-Hata, c) Standard
[Atoll]
6.1.3 Coverage Prediction by Throughput – Acoperire throughput
Pentru această predicție am analizat pe rând următoarele modele de propagare: ITU529, Cost –
Hata și Standard Propagation Model. Simulările au fost făcute pe rân d pentru un site, pentru 3 site -uri,
iar la final pentru 10 site -uri. Motivul constă în vederea numărului de site -uri necesare pentru a verific a
zona de acoperire pentru cea mai bună viteză de transfer de date (throughput). Raz a principal ă a
transmi țătoare lor pentru care am calculat zona de acoperire în raport cu valoarea de throughput este
de 1200 m. Toate simulările sunt realizate pentru mediile urban, dens urban și suburban.
Primul model de propagare folosit pentru simularea acestei predicții este ITU529 . În urm a
setării parametrilor din capitolul anterior și a predicțiilor, au rezultat 3 tipuri de grafice pentru a observ a
zona de acoperire pentru vitezele de transfer de date. Se observă din cele 3 figuri de mai jos că valoarea
procentelor de acoperire di feră, iar valorile vitezei de transfer sunt aceleași.
Se poate observ a că amplasarea unui singur site oferă o zona de acoperire de 18%, din totalul
zonei de calcul, care are o viteză de transfer foarte bună cu valori cuprinse în intervalul [49200 kbps,
52000 kbps]. Din punctul de vedere al amplasării a 3 site -uri sau 10 site -uri, zona de acoperire cu o
viteză de transfer foarte bună este mai mică, aceast a fiind la 4.5%, respectiv 1.4%.

Figura 6.11 Statistici ITU529 – 1 site [Atoll] Figura 6.12 Statistici ITU529 – 3 sites [Atoll]
%
01.42.84.25.678.49.811.212.61415.416.818.2
0
2,080
4,160
6,240
8,320
10,400
12,480
14,560
16,640
18,720
20,800
22,880
24,960
27,041
29,121
31,201
33,281
35,361
37,441
39,521
41,601
43,681
45,761
47,841
49,921
52,001
Peak RLC Channel Throughput (DL) (kbps)
%
01234567891011121314
0
2,080
4,160
6,240
8,320
10,400
12,480
14,560
16,640
18,720
20,800
22,880
24,960
27,041
29,121
31,201
33,281
35,361
37,441
39,521
41,601
43,681
45,761
47,841
49,921
52,001
Peak RLC Channel Throughput (DL) (kbps)

Rezultate experimentale
56

Figura 6.13 Statistici ITU529 – 10 sites [Atoll]

Cel de -al doilea model de propagare folosit pentru această predicție este Cost -Hata. Cele trei
tipuri de grafice sunt prezentate în figurile următoare. Prin schimbarea model ului de propagare și
configurarea parametrilor se poate observ a că rezultatele sunt mai slabe decât modelul de propagare
precedent, deoarece rezultă o zona de acoperire mai mică a vitezelor de transfer de date foarte bune.

Figura 6.14 Statistici Cos t-Hata – 1 site [Atoll] Figura 6.15 Statistici Cost -Hata – 3 sites [Atoll]

Figura 6.16 Statistici Cost -Hata – 10 sites [Atoll]

Ultimul model de propagare simulat pentru această predicție este modelul standard. Față de
celelalte modele de propagare, rezultatele s -au modificat destul de mult. Pentru simularea predicției
prin amplasarea a 10 site -uri, acoperirea unei zone cu viteze de transfer foarte mari este extrem de
mică, aproximativ 3.2%, din zona totală de calcul. Totuși, se acoperă o zona mare de aproximativ 20%
%
01.42.84.25.678.49.811.212.61415.416.8
0
2,080
4,160
6,240
8,320
10,400
12,480
14,560
16,640
18,720
20,800
22,880
24,960
27,041
29,121
31,201
33,281
35,361
37,441
39,521
41,601
43,681
45,761
47,841
49,921
52,001
Peak RLC Channel Throughput (DL) (kbps)
%
01.22.43.64.867.28.49.610.81213.214.415.6
0
2,080
4,160
6,240
8,320
10,400
12,480
14,560
16,640
18,720
20,800
22,880
24,960
27,041
29,121
31,201
33,281
35,361
37,441
39,521
41,601
43,681
45,761
47,841
49,921
52,001
Peak RLC Channel Throughput (DL) (kbps)
%
01.22.43.64.867.28.49.610.81213.214.4
0
2,080
4,160
6,240
8,320
10,400
12,480
14,560
16,640
18,720
20,800
22,880
24,960
27,041
29,121
31,201
33,281
35,361
37,441
39,521
41,601
43,681
45,761
47,841
49,921
52,001
Peak RLC Channel Throughput (DL) (kbps)
%
01.63.24.86.489.611.212.814.41617.619.2
0
2,080
4,160
6,240
8,320
10,400
12,480
14,560
16,640
18,720
20,800
22,880
24,960
27,041
29,121
31,201
33,281
35,361
37,441
39,521
41,601
43,681
45,761
47,841
49,921
52,001
Peak RLC Channel Throughput (DL) (kbps)

Rezultate experimentale
57
cu viteze de transfer mai mici, cuprinse între valorile de [4000 kbps, 10000 kbps]. În schimb, am
obținut cele mai bune rezultate a throughput -ului prin amplasarea unui site și a 3 site -uri. Față de
celelalte două modele de propagare, am o bținut pentru un site o acoperire de 27%, iar pentru 3 site -uri
o acoperire de 10.5%, acestea reprezentând viteze de transfer foarte bune cuprinse în intervalul [49200
kbps, 52000 kbps].

Figura 6.17 Statistici model Standard – 1 site Figura 6.18 Statistici model Standard – 3 sites

Figura 6.19 Statistici model Standard – 10 sites [Atoll]

În urm a acestor simulări pentru aflarea zonei de acoperire cu cea mai bună viteză de transfer
de date, a rezultat că cea mai mare acoperire cu cel mai bun throug hput amplas ând 10 site -uri pe clădiri
din Cluj -Napoca o are modelul ITU529. Cele mai bune rezultate le -am obținut prin amplasarea unui
site și a 3 site -uri pentru modelul standard. În concluzie, această predicție de acoperire a vitezei
maxime de transfer d e date a afișat vitez a de transfer a canalelor și capacitățile celulelor pentru fiecare
pixel.
6.1.4 Effective Signal Analysis – Analiza nivelului de semnal efectiv
În Atoll sunt disponibile două tipuri de predicții privind acoperirea LTE: predicții de acoperire
utilizate pentru a analiz a nivelurile efective de semnal și predicțiile privind acoperirea utilizate pentru
a analiz a calitatea semnalului.
Această predicție a fost simulată pentru a vedea nivelul de RSRP bazat pe semnalul efectiv al
unor canale din punct ul de vedere al celor trei modele de propagare utilizate în această lucrare.
Rezultatele acestei predicții sunt prezentate în figurile următoare. Toate cele trei modele de propagare
se diferențiază prin zona de acoperire. Acestea au o distribuție a semnalu lui diferită, deoarece pentru
%
02.44.87.29.61214.416.819.221.62426.428.8
0
2,080
4,160
6,240
8,320
10,400
12,480
14,560
16,640
18,720
20,800
22,880
24,960
27,041
29,121
31,201
33,281
35,361
37,441
39,521
41,601
43,681
45,761
47,841
49,921
52,001
Peak RLC Channel Throughput (DL) (kbps)
%
0123456789101112
0
2,080
4,160
6,240
8,320
10,400
12,480
14,560
16,640
18,720
20,800
22,880
24,960
27,041
29,121
31,201
33,281
35,361
37,441
39,521
41,601
43,681
45,761
47,841
49,921
52,001
Peak RLC Channel Throughput (DL) (kbps)
%
01.83.65.47.2910.812.614.416.21819.821.6
0
2,080
4,160
6,240
8,320
10,400
12,480
14,560
16,640
18,720
20,800
22,880
24,960
27,041
29,121
31,201
33,281
35,361
37,441
39,521
41,601
43,681
45,761
47,841
49,921
52,001
Peak RLC Channel Throughput (DL) (kbps)

Rezultate experimentale
58
un nivel foarte bun de RSRP, de peste -80 dBm, zona de acoperire este destul de mică. În rest, modelele
acoperă o zona destul de largă pentru valorile cuprinse în intervalul [ -100 dBm, -80 dBm], unde
conform teoriei, nivelul d e RSRP este unul destul de bun. Cost -Hata este cel mai bun model care poate
fi folosit pentru o astfel de predicție, deoarece acoperă zona de acoperire cea mai largă, iar modelele
ITU529 și Standard sunt, din acest punct de vedere, modele de propagare nere comandat de folosit din
cauza zonei de acoperire destul de mici.

Figura 6.20 Statistici ITU529 – 10 sites [Atoll] Figura 6.21 Statistici Cost -Hata – 10 sites [Atoll]

Figura 6.22 Statistici model Standard – 10 sites [Atoll]
6.1.5 Coverage by C/(I+N) Level – Acoperirea nivelului C/(I+N)
Utilizând predicțiile de acoperire privind calitatea semnalului, se poate studia zona de acoperire
eficientă a serviciilor și capacitatea fiecărei celule din rețea. Aceste previziuni de acoperire depind de
interferența din rețea și de condițiile de încărcare a celulelor. Din acest motiv, sarcina rețelei trebuie
definită pentru a calcula aceste predicții de acoperire. Zonele de acoperire a celulelor pentru predicțiile
privind calitatea semnalului RS, SS, PBCH și P DCCH sunt limitate numai de celul a RSRP minimă.
Predicția de acoperire privind nivelul C / (I + N) calculează interferența co -canalului, precum
și interferența canalului adiacent, care este redusă de factorul de suprimare a canalului adiacent definit
în tabelul benzilor de frecvență.
Predicția de acoperire privind calitatea semnalului, mai exact nivelul de RSRQ, este
reprezentată în figurile următoare. Diferențele pentru cele trei modele de propagare sunt destul de mici.
Conform teoriei, pentru valorile cup rinse în intervalul [ -15 dB, -10 dB], nivelul de RSRQ este unul
foarte bun. La toate cele trei modele de propagare se poate observ a o creștere l ină până la valoarea cea
km²
00.0320.0640.0960.1280.160.1920.2240.2560.2880.320.3520.3840.416
-140
-137.2
-134.4
-131.2
-128.4
-125.6
-122.8
-120
-116.8
-114
-111.2
-108.4
-105.6
-102.4
-99.6
-96.8
-94
-91.2
-88
-85.2
-82.4
-79.6
-76.8
-73.6
-70.8
-68
RSRP Level (DL) (dBm)
%
00.320.640.961.281.61.922.242.562.883.23.523.84
-140
-137.2
-134.4
-131.2
-128.4
-125.6
-122.8
-120
-116.8
-114
-111.2
-108.4
-105.6
-102.4
-99.6
-96.8
-94
-91.2
-88
-85.2
-82.4
-79.6
-76.8
-73.6
-70.8
-68
RSRP Level (DL) (dBm)
%
00.40.81.21.622.42.83.23.644.44.8
-140
-137.2
-134.4
-131.2
-128.4
-125.6
-122.8
-120
-116.8
-114
-111.2
-108.4
-105.6
-102.4
-99.6
-96.8
-94
-91.2
-88
-85.2
-82.4
-79.6
-76.8
-73.6
-70.8
-68
RSRP Level (DL) (dBm)

Rezultate experimentale
59
mai bună a nivelului RSRQ. Modelul ITU529 acoperă o zona de aproximativ 12% din zona to tală de
calcul, modelul Cost -Hata acoperă o zona de 10%, iar modelul Standard acoperă o zona de 8%. Pentru
cea mai mare zon ă acoperită din punct de vedere al modelului ITU529, nivelul RSRQ are o valoare de
aproximativ 11 dB, valoare care semnifică faptul c ă, calitatea semnalului pentru o asemenea zona de
acoperire este foarte bună.

Figura 6.24 Statistici ITU529 – 10 sites [Atoll] Figura 6.25 Statistici Cost -Hata – 10 sites [Atoll]

Figura 6.26 Statistici model Standard – 10 sites [Atoll]

%
0123456789101112
-26.6
-25.4
-24.4
-23.4
-22.4
-21.4
-20.4
-19.2
-18.2
-17.2
-16.2
-15.2
-14.2
-13.2
-12
-11
-10
-9
RSRQ Level (DL) (dB)
%
00.81.62.43.244.85.66.47.288.89.610.4
-26.6
-25.4
-24.4
-23.4
-22.4
-21.4
-20.4
-19.2
-18.2
-17.2
-16.2
-15.2
-14.2
-13.2
-12
-11
-10
-9
RSRQ Level (DL) (dB)
%
00.721.442.162.883.64.325.045.766.487.27.928.64
-26.6
-25.4
-24.4
-23.4
-22.4
-21.4
-20.4
-19.2
-18.2
-17.2
-16.2
-15.2
-14.2
-13.2
-12
-11
-10
-9
RSRQ Level (DL) (dB)

Concluzii
60
7. Concluzii
În lucrarea de față am sintetizat planificarea unei rețele în tehnologie LTE în conformitate cu
constrângerile menționate pentru a obține rezultate cât mai bune. Analiz a propagării semnalului radio
a fost realizată utilizând mediul de lucru Ato ll. Atoll este o platformă de proiectare și optimizare a
rețelelor wireless cu multiple tehnologii, care are suport pentru operatorii wireless de -a lungul ciclului
de viață al rețelei, de la proiectarea inițială la densificare și optimizare. Această platfo rmă este una
foarte complexă, deoarece ne oferă posibilitatea simulării mai multor predicții de acoperire, utilizând
diferite modele de propagare.
Modelele de propagare pe care am ales să le studiez sunt printre cele mai cunoscute și utilizate
din punct de vedere al tehnologiei LTE. Acestea sunt: ITU529, Cost -Hata și modelul Standard. Toate
aceste modele de propagare au fost aplicate, conform constrângerilor, pentru mediile urban, dens urban
și suburban.
Principalii parametri configurați în vederea planific ării rețelei radio în tehnologie LTE sunt
parametri specifici site -urilor, transmi țătoarelor și a predicțiilor de acoperire.
În urm a simulărilor predicțiilor de acoperire și a parametrilor configura ți, s-a constat că aria de
acoperire cea mai mare având ce l mai bun semnal, amplas ând 10 site -uri, este dată de modelul de
propagare ITU529. Celelalte două modele de propagare utilizate oferă și ele o acoperire bună, dar
având un semnal mai puț in bun.
Pentru a vedea acoperirea fiecărui transmițător, s -a realizat predicția numită „Coverage by
Transmitter”, pentru a observ a acoperirea fiecărui transmițător amplasat în orașul Cluj -Napoca. Scopul
acestei predicții a fost aflarea suprafeței pe care o ocupă fiecare transmițător amplasat pe anumite
clădiri, având coordon ate exacte. Rezultatele acestei predicții se găsesc în tabelul 3 din Anexe.
Simularea predicției prin care am aflat vitez a de transfer a canalelor și capacitățile celulelor pentru
fiecare pixel, se numește „Coverage by Throughput”. Zona de acoperire având cea mai bună viteză de
transfer de date a rezultat prin amplasarea a 10 site -uri utilizând modelul de propagare ITU529.
De asemenea, din predicțiile privind acoperirea LTE utilizate pentru a analiz a nivelurile
efective de semnal și pentru a analiz a calitat ea semnalului au rezultat nivelurile de RSRP, exprimate
în dBm, respectiv nivelurile de RSRQ, exprimate în dB.
Așadar, planificarea unei rețele radio în tehnologie LTE cu ajutorul platformei de lucru
Atoll este de un ajutor foarte mare pent ru ingineri, deoarece oferă posibilitatea de a simula anumite
predicții de acoperire și de a configura anumiți parametri pentru a ajunge la rezultate cât mai
apropiate de cele reale.

Bibliografie
61
8. Bibliografie
[1] Yasir Zaki , “Future Mobile Communications, LTE Optim ization and Mobile Network
Virtualization ”, Vieweg+Teubner Verlag, 2013 ;
[2] Lingyang Song and Jia Shen, “Evolved Cellular Network Planning and Optimization for UMTS
and LTE”, CRC Press, 2010 ;
[3] Morten Tolstrup, “Indoor Radio Planning: A practical guide for GSM, DCS, UMTS, HSPA and
LTE”, Second Edition, Denmark, 2011 ;
[4] A. ElNashar, M.A. El -saidny, M. Sherif, “Design, Deployment and Performance of 4G -LTE
Networks: A Practical Approach”, John Wiley & Sons Inc, 2014 ;
[5] SeungJune Yi, SungDuck Chun, Young Dae Lee, SungJun Park, SungHoon Jung, “Radio Protocols
for LTE and LTE -Advanced”, 2012 ;
[6] Mohammed Elhadi Abdelgalil, Dr. Amin Babiker A/Nabi, “ LTE Performance and Analysis using
Atoll Simulation ”, Department of Telecommunications, Faculty of Engineerin g, Al -Neelain
University;
[7] Forsk, “Atoll 3.1.0 User Manual LTE AT310_UML_E0 ”, 2011 ;
[8] Nedhif Sami, „Guidelines for a LTE Network Design and Optimization with ICS Designer v3”,
2014 ;
[9] Mohammed E.M., Bilal K.H., “LTE Radio Planning using Atoll Radio Planning and Optimization
Software”, Faculty of Engineering, EL -Neelain University, Khartoum, Sudan, Volume 3, October
2014
[10] Shabbir N., Sadiq M.T., Kashif H., Ullah R., “Comparison of Radio Propagation Models for Long
Term Evolution (LTE) Network”, In ternational Journal of Next -Generation Networks (IFNGN) Vol.
3, No. 3, September 2011
[11] Afroz F., Subramanian R., Heidary R., Sandrasegaran K., Ahmed S., “SINR, RSRP, RSSI and
RSRQ Measurements in Long Term Evolution Networks”, International Journal of Wireless & Mobile
Networks (IJWMN) Vol. 7, No. 4, August 2015
[12] Pușchiță E., Palade T., Moldovan A., Colda R., Vermeșan I., “Radiocomunica ții celulare ”, Ed.
U.T.PRESS, Cluj -Napoca, 2009;
[13] http://blog.industrialnetworking.com/2014/04/making -sense -of-signal -strengthsignal.html
[14] https://www.laroccasolutions.com/164 -rsrq-to-sinr/
[15] https://www.slideshare.net/eventhelix/3gpp -lte-mac-layer
[16] http://www.forsk.com/atoll -overview
[17] http://www.cablefree.net/wirelesstechnology/4glte/rsrp -rsrq-measurement -lte/

Anexe
62
9. Anexe
Tabel 1. Parametri Site [Atoll]

Name Longitude Latitude
Banca Comerciala Feroviara 23°35'3 0.5"E 46°45'58.6"N
Casa Banfy 23°35'21.7"E 46°46'7.9"N
Cercul Militar 23°35'45.9"E 46°46'14.8"N
Clinicilor 23°34'48.2"E 46°45'55.4"N
Florin P 23°35'25.1"E 46°46'28.7"N
Grand Hotel Napoca 23°34'34.2"E 46°46'17.4"N
Liceu N.Balcescu 23°35'45.6"E 46°46'2 8.8"N
Politia CJ 23°35'22.8"E 46°46'42.6"N
The Office 23°36'14.5"E 46°46'34.7"N
UTCN 23°35'7.3"E 46°46'14.5"N
Teatrul National 23°35'50.5"E 46°46'13"N
Cinema Florin Piersic 23°35'25.1"E 46°46'28.7"N
Primaria CJ 23°35'4.9"E 46°46'6"N

Tabel 2. Parame tri transmi țătoare [Atoll]

Transmitter Height
(m) Azimuth
(°) Mechanical
Downtilt (°) Additional
Electrical
Downtilt (°) Number of
Transmission
Antenna Ports Number of
Reception
Antenna
Ports
Banca
Comerciala
Feroviara_1 25 0 0 2 2 2
Banca
Comerciala
Feroviara_2 25 120 5 2 2 2
Banca
Comerciala
Feroviara_3 25 240 0 2 2 2
Casa
Banfy_1 15 0 0 2 2 2
Casa
Banfy_2 15 120 5 2 2 2
Casa
Banfy_3 15 240 0 2 2 2
Cercul
Militar_1 20 25 3 2 2 2
Cercul
Militar_2 20 130 2 2 2 2
Cercul
Militar_3 20 240 0 2 2 2

Anexe
63
Clinicilor_1 27 0 5 2 2 2
Clinicilor_2 27 120 2 2 2 2
Clinicilor_3 27 240 0 2 2 2
Florin P_1 33 0 0 2 2 2
Florin P_2 33 120 4 2 2 2
Florin P_3 33 240 0 2 2 2
Grand Hotel
Napoca_1 35 0 0 2 2 2
Grand Hotel
Napoca_2 35 120 0 2 2 2
Grand Hotel
Napoca_3 35 240 0 2 2 2
Liceu
N.Balcescu_
1 20 0 0 0 2 2
Liceu
N.Balcescu_
2 20 120 0 0 2 2
Liceu
N.Balcescu_
3 20 240 0 0 2 2
Politia CJ_1 18 0 0 0 2 2
Politia CJ_2 18 120 0 0 2 2
Politia CJ_3 18 240 0 0 2 2
The Office_1 33 0 4 0 2 2
The Office_2 33 120 6 0 2 2
The Office_3 33 240 0 0 2 2
UTCN_1 35 0 6 2 2 2
UTCN_2 35 120 3 2 2 2
UTCN_3 35 240 3 2 2 2
Teatrul
National_1 25 0 0 2 2 2
Teatrul
National_2 25 120 0 2 2 2
Teatrul
National_3 25 240 0 2 2 2
Cinema
Florin
Piersic_1 33 0 0 0 2 2
Cinema
Florin
Piersic_2 33 120 0 0 2 2
Cinema
Florin
Piersic_3 33 240 0 0 2 2
Primaria
CJ_1 27 0 0 0 2 2

Anexe
64
Primaria
CJ_2 27 120 0 0 2 2
Primaria
CJ_3 27 240 0 0 2 2

Tabel 3. Acoperire transmi țătoare [Atoll]

Name ITU529 Cost-Hata Standard
Main
Calculation
Radius (m) Surface
(km²) % of
Covered
Area Surface
(km²) % of
Covered
Area Surface
(km²) % of
Covered
Area
Coverage by
Transmitter (DL) 0 14.285 100 10.813 100 2.947 100
Banca Comerciala
Feroviara_1 2,000 0.098 0.686 0.098 0.906 0.095 3.224
Banca Comerciala
Feroviara_2 2,000 0.275 1.925 0.188 1.739 0.03 1.018
Banca Comerciala
Feroviara_3 2,000 0.495 3.465 0.4 3.699 0.075 2.545
Casa Banfy_1 2,000 0.085 0.595 0.085 0.786 0.03 1.018
Casa Banfy_2 2,000 0.02 0.14 0.02 0.185 0.005 0.17
Casa Banfy_3 2,000 0.1 0.7 0.1 0.925 0.02 0.679
Cercul Militar_1 2,000 0.08 0.56 0.08 0.74 0.025 0.848
Cercul Militar_2 2,000 0.287 2.009 0.287 2.654 0.035 1.188
Cercul Militar_3 2,000 0.133 0.931 0.133 1.23 0.06 2.036
Clinicilor_1 2,000 0.17 1.19 0.17 1.572 0.105 3.563
Clinicil or_2 2,000 0.158 1.106 0.145 1.341 0.043 1.459
Clinicilor_3 2,000 1.082 7.574 0.88 8.138 0.098 3.325
Florin P_1 2,000 0.63 4.41 0.408 3.773 0.17 5.769
Florin P_2 2,000 0.098 0.686 0.098 0.906 0.065 2.206
Florin P_3 2,000 0.235 1.645 0.215 1.988 0.153 5.192
Grand Hotel
Napoca_1 2,000 0.41 2.87 0.365 3.376 0.09 3.054
Grand Hotel
Napoca_2 2,000 0.225 1.575 0.225 2.081 0.185 6.278
Grand Hotel
Napoca_3 2,000 2.655 18.586 2.01 18.589 0.268 9.094
Liceu
N.Balcescu_1 2,000 1.158 8.106 0.853 7.889 0.155 5.26
Liceu
N.Balcescu_2 2,000 1.648 11.537 0.88 8.138 0.118 4.004
Liceu
N.Balcescu_3 2,000 0.115 0.805 0.105 0.971 0.08 2.715
Politia CJ_1 2,000 2.618 18.327 1.712 15.833 0.273 9.264
Politia CJ_2 2,000 0.15 1.05 0.145 1.341 0.095 3.224
Politia CJ_3 2,000 0.32 2.24 0.29 2.682 0.093 3.156
The Office_1 2,000 2.02 14.141 1.425 13.179 0.177 6.006

Anexe
65
The Office_2 2,000 0.78 5.46 0.595 5.503 0.13 4.411
The Office_3 2,000 0.983 6.881 0.54 4.994 0.19 6.447
UTCN_1 2,000 0.155 1.085 0.143 1.322 0.095 3.224
UTCN_2 2,000 0.073 0.511 0.073 0.675 0.075 2.545
UTCN_3 2,000 0.158 1.106 0.158 1.461 0.127 4.309