Fourth Generation (4G) cellular technology Third Generation Partnership Project (3GPP) Long Term Evolution (LTE) offers high data rate capabilities to mobile users; and, operators are trying to deliver a true mobile broadband experience over LTE networks. Mobile TV and Video on Demand (VoD) are expected to be the main revenue generators in the near future [36] and efficient video streaming over wireless is the key to enabling this. 3GPP recommends the use of H.264 baseline profiles for all video based services in Third Generation (3G) Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) networks. However, LTE networks need to support mobile devices with different display resolution requirements like small resolution mobile phones and high resolution laptops. Scalable Video Coding (SVC) is required to achieve this goal. Feasibility study of SVC for LTE is one of the main agenda of 3GPP Release10. SVC enhances H.264 with a set of new profiles and encoding tools that may be used to produce scalable bit streams. Efficient adaptation methods for SVC video transmission over LTE networks are proposed in this thesis. Advantages of SVC over H.264 are analyzed using real time use cases of mobile video streaming. Further, we study the cross layer adaptation and scheduling schemes for delivering SVC video streams most efficiently to the users in LTE networks in unicast and multicast transmissions. We propose SVC based video streaming scheme for unicast and multicast transmissions in the downlink direction, with dynamic adaptations and a scheduling scheme based on channel quality information from users. Simulation results indicate improved video quality for more number of users in the coverage area and efficient spectrum usage with the proposed methods.

Τα τελευταία χρόνια τα δίκτυα επικοινωνιών τρίτης γενιάς (3G) - Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) γνωρίζουν μεγάλη άνθηση και η χρήση τους έχει επεκταθεί στις περισσότερες ευρωπαϊκές χώρες, όπως και στην Ελλάδα. Τα νέα αυτά κινητά δίκτυα αντικαθιστούν τα υπάρχοντα κινητά δίκτυα δεύτερης γενιάς και επιπλέον προσφέρουν προηγμένες υπηρεσίες στους κινητούς χρήστες. Ωστόσο, η αδήριτη ανάγκη για μεγαλύτερες (ευρυζωνικές) ταχύτητες πρόσβασης οδήγησε στην περαιτέρω ανάπτυξη των 3G δικτύων και στην υιοθέτηση νέων τεχνολογιών, με κυριότερο εκπρόσωπο τους την τεχνολογία High Speed Packet Access (HSPA). Η τεχνολογία HSPA αποτελεί τη φυσιολογική μετεξέλιξη του UMTS, η οποία πολλές φορές συναντάται και ως 3.5G ή 3G+, προκειμένου να δηλώσει την αναβάθμιση του 3G (UMTS) προτύπου. Ωστόσο, παρά το γεγονός ότι η τεχνολογία HSPA αναμένεται να προσφέρει τη δυνατότητα παροχής πληθώρας ευρυζωνικών υπηρεσιών, το 3rd Generation Partnership Project (3GPP), που αποτελεί τον οργανισμό που προτυποποιεί τις νέες τεχνολογίες και ορίζει τις προδιαγραφές τους, ήδη μελετά και επεξεργάζεται νέες τεχνολογίες που θα επικρατήσουν την αμέσως επόμενη δεκαετία στην αγορά των κινητών επικοινωνιών. Το νέο αυτό project αποκαλείται Long Term Evolution (LTE) και στοχεύει στην επίτευξη ακόμη υψηλότερων ρυθμών μετάδοσης σε συνδυασμό με την αξιοποίηση μεγαλύτερου εύρος ζώνης. Κύρια προοπτική του LTE αποτελεί η διασφάλιση της ανταγωνιστικότητας και η επικράτηση του προτύπου στο χρονικό ορίζοντα της επόμενης δεκαετίας. Ταυτόχρονα με την εκτεταμένη εξάπλωση των δικτύων κινητών επικοινωνιών επόμενης γενιάς καθώς και τις αυξημένες δυνατότητες των κινητών συσκευών, οι πάροχοι πολυμεσικού περιεχομένου και υπηρεσιών ενδιαφέρονται όλο και περισσότερο για την υποστήριξη της πολυεκπομπής (multicasting) δεδομένων στα δίκτυα αυτά με σκοπό την αποτελεσματική διαχείριση και επαναχρησιμοποίηση των διαθέσιμων πόρων του δικτύου. Επιπρόσθετα, οι χρήστες των κινητών δικτύων έχουν πλέον την απαίτηση να προσπελαύνουν εφαρμογές και υπηρεσίες οι οποίες μέχρι σήμερα μπορούσαν να διατεθούν αποκλειστικά από τα συμβατικά ενσύρματα δίκτυα. Έτσι λοιπόν στις μέρες μας γίνεται λόγος για υπηρεσίες πραγματικού χρόνου όπως mobile TV, mobile gaming, mobile streaming κ.α. Ένα από τα σημαντικότερα βήματα των δικτύων κινητών επικοινωνιών προς την κατεύθυνση της παροχής νέων, προηγμένων πολυμεσικών υπηρεσιών είναι η εισαγωγή της υπηρεσίας Multimedia Broadcast / Multicast Service (MBMS). Η υπηρεσία MBMS έχει σαν κύριο σκοπό την υποστήριξη IP εφαρμογών πανεκπομπής (broadcact) και πολυεκπομπής (multicast), επιτρέποντας με αυτό τον τρόπο την παροχή υπηρεσιών υψηλού ρυθμού μετάδοσης σε πολλαπλούς χρήστες με οικονομικό τρόπο. Η multicast μετάδοση δεδομένων σε κινητά δίκτυα επικοινωνιών είναι μια σχετικά νέα λειτουργικότητα η οποία βρίσκεται ακόμη στο στάδιο των δοκιμών και της προτυποποίησης της. Ένας multicast μηχανισμός μεταδίδει τα δεδομένα μόνο μία φορά πάνω από κάθε ασύρματο σύνδεσμο που αποτελεί τμήμα των μονοπατιών προς τους προορισμούς-κινητούς χρήστες. Στη συγκεκριμένη διπλωματική εργασία παρουσιάζουμε αναλυτικά τον multicast τρόπο λειτουργίας του MBMS και αναλύουμε την απόδοσή του με βάση το κόστος μετάδοσης των πακέτων κάτω από διάφορες τοπολογίες δικτύου και κατανομές χρηστών. Η ανάλυση του συνολικού κόστους μετάδοσης λαμβάνει υπόψη το κόστος αποστολής των πακέτων από τον αποστολέα στους παραλήπτες συμπεριλαμβανομένου του κόστους για το paging των χρηστών, το κόστος επεξεργασίας και μετάδοσης στους κόμβους του δικτύου και το κόστος που υπεισέρχεται στους συνδέσμους της τοπολογίας. Στα πλαίσια της αξιολόγηση της ανάλυσης εξετάζουμε όλα τα κανάλια μεταφοράς που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μετάδοση των multicast δεδομένων πάνω από την ασύρματη διεπαφή του δικτύου. Η ανάλυση θα φανερώσει πως ανάλογα με την τρέχουσα κατάσταση του δικτύου (πλήθος χρηστών, κατανομή χρηστών, κοκ), όλα τα διαθέσιμα κανάλια μεταφοράς μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποδοτική μετάδοση των multicast δεδομένων στους κινητούς χρήστες / In the recent years, the usage of third generation (3G) - Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) cellular networks has begun to rise in most European countries, as in Greece. 3G networks replace the second generation mobile networks and moreover, are in position of offering advanced services to mobile users. However, the need for higher (broadband) speeds led to the further development of 3G networks and to the adoption of new technologies, with main representative the High Speed Packet Access (HSPA) technology. HSPA constitutes the evolution of UMTS and is known as 3.5G or 3G+ in order to indicate the upgrade from UMTS. However, despite the fact that HSPA technology is expected to allow the provision of numerous broadband services, the 3rd Generation Partnership Project (3GPP), that constitutes the authorized organization for the standardization of new mobile technologies, already examines new technologies that will prevail in the mobile communications industry over the next decades. This novel project is known as Long Term Evolution (LTE) and aims at achieving increased data rates and reduced latency compared to UMTS and HSPA networks. Simultaneously, multimedia content and service providers show an increased interest in supporting multicast data in order to effectively manage and re-use the available network resources. Additionally, more and more users require access to applications and services that until today could only be accessed by conventional wired networks. Thus, real time applications and services may face low penetration today, however, they are expected to gain high interest in future mobile networks. These applications actually reflect a modern, future way of communication among mobile users. For instance, mobile TV is expected to be a ‘killer’ application for 3G’s. One of the most significant steps towards the provision of such demanding services is the introduction of Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS). MBMS is a point-to-multipoint service in which data is transmitted from a single source entity to multiple destinations, allowing the networks resources to be shared. Actually, MBMS extends the existing UMTS infrastructure and efficiently uses network and radio resources, both in the core network and most importantly, in the air interface of UMTS, where the bottleneck is placed to a large group of users. Therefore, MBMS constitutes an efficient way to support the plethora of the emerging wireless multimedia and application services such as IP Video Conferencing and Video Streaming. In this thesis, we analytically present the multicast mode of MBMS and analyze its performance in terms of packet delivery cost under various network topologies and multicast users’ distributions. The analysis of total packet delivery cost takes into account the paging cost, the processing cost and the transmission cost at nodes and links of the topology. Furthermore, for the evaluation of the scheme, we consider different transport channels for the transmission of the multicast data over the Iub and Uu interfaces of the UMTS architecture. The analysis reveals that depending on the current network conditions (user population, user distribution, etc.), all the available transport channels could be used for the efficient delivery of multicast data to mobile users.

Τα Long Term Evolution (LTE) δίκτυα αποτελούν το πιο πρόσφατο πρότυπο στην τεχνολογία της ιεραρχίας των κινητών δικτύων (GSM/EDGE και UMTS/HSPA τεχνολογίες δικτύων). Οι απαιτήσεις για γρήγορη κινητή, ευρυζωνική πρόσβαση αυξάνει εκθετικά τις τελευταίες δεκαετίες και αναμένεται μεγαλύτερη ακόμα ανάπτυξη στο μέλλον, το οποίο απαιτεί απεριόριστες δυνατότητες σε υπηρεσίες και εφαρμογές διαδικτύου και ανάπτυξη σε συσκευές χειρός και κινητούς εξοπλισμούς. Για να επιτευχθούν αυτές οι απαιτήσεις για μεγάλους ρυθμούς δεδομένων στα κινητά δίκτυα, η International Telecommunication Union (ITU) όρισε τα αρχικά επίπεδα για την εξέλιξη των 4ης γενιάς δικτύων. Στα πλαίσια της διπλωματικής αυτής εργασίας στόχος είναι η υλοποίηση του φυσικού κατερχόμενου καναλιού Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) του Long Term Evolution (LTE), ενός φυσικού καναλιού μεταφοράς δεδομένων (κάνει τη μετάδοση του DL-SCH καναλιού μεταφοράς). Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια αναδρομή στην εξέλιξη των δικτύων μέχρι να φτάσουμε στην σημερινή εποχή και το LTE. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται η αρχιτεκτονική που ακολουθεί το LTE. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις βασικές αρχές που διέπουν το OFDMA, της τεχνικής διαμόρφωσης που χρησιμοποιείται στην κατερχόμενη μετάδοση. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφονται οι MIMO τεχνολογίες, ενώ στο πέμπτο περιγράφεται αναλυτικά το συγκεκριμένο κανάλι και τέλος στο έκτο κεφάλαιο παρατίθενται τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα. / LTE Networks is the latest standard in mobile networks technologies hierarchy (GSM/EDGE and UMTS/HSPA). The requirements for fast mobile, broadband access increases exponentially during the last decades and even larger and even more significant development is expected in the future, which (future) is guided from the unlimited features in services and internet applications and from the development of mobile equipment and portable devices).To fulfill these demands for the large data rates in mobile networks , International Telecommunication Union (ITU) defined those primal levels for 4th Generation Networks evolution. The purpose of this thesis is the implementation of LTE’s Physical Downlink Shared Channel (PDSCH), a physical channel for data transfer . In the first chapter a recursion is made through the development of networks and up to current technologies and LTE. In chapter two LTE architectures are described. In chapter three, basic OFDMA principles are described , which is the modulation method used in downlink transmission. In chapter four MIMO technologies are described while in the fifth chapter the particular channel is described in depth. Finally in chapter six are laid down the results and conclusions.

Long Term Evolution (LTE) is the latest mobile network technology published by the Third Generation Partnership Project (3GPP). It might become a dominant technology for the next generation and it is attract-ing a great deal of attention from the top global corporations. IxLoad is a real-world traffic emulator, designed by the test solution provider Ixia. Mobile Packet Gateway (MPG) has been developed by Ericsson and is a commercial network equipment to provide a smart interface between mobile network (Global System for Mobile Communi-cation (GSM), Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA), LTE) and internet for operators’ network. In this thesis, MPG is utilized to assess the capacity and LTE functionality of IxLoad. Capacity estima-tion will verify the maximum simulated users that can be supported by IxLoad and will test the maximum throughput IxLoad can achieve with a particular number of simulated users, under conditions involving a particular application scenario such as browsing HTTP. In addition to Session Management some other features such as Track Area Update and Handover, Busy Hour Functionality, Deep Packet Inspection, Mul-tiple Access Point Names (APNs) and Dynamic Quality of Service Enforcement are also covered in the functionality assessment. Moreover, this thesis gives a brief introduction to Evolved Packet Sys-tem (EPS), Evolved Packet Core (EPC), and to the functionality of MPG in addition to the role of MPG in EPS. Meanwhile the newest features of IxLoad are also presented in this document. Finally, as the outcome of this thesis, several suggestions are proposed in relation to improve-ments for IxLoad and MPG.

Fourth Generation (4G) cellular technology Third Generation Partnership Project (3GPP) Long Term Evolution (LTE) offers high data rate capabilities to mobile users; and, operators are trying to deliver a true mobile broadband experience over LTE networks. Mobile TV and Video on Demand (VoD) are expected to be the main revenue generators in the near future [36] and efficient video streaming over wireless is the key to enabling this. 3GPP recommends the use of H.264 baseline profiles for all video based services in Third Generation (3G) Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) networks. However, LTE networks need to support mobile devices with different display resolution requirements like small resolution mobile phones and high resolution laptops. Scalable Video Coding (SVC) is required to achieve this goal. Feasibility study of SVC for LTE is one of the main agenda of 3GPP Release10. SVC enhances H.264 with a set of new profiles and encoding tools that may be used to produce scalable bit streams. Efficient adaptation methods for SVC video transmission over LTE networks are proposed in this thesis. Advantages of SVC over H.264 are analyzed using real time use cases of mobile video streaming. Further, we study the cross layer adaptation and scheduling schemes for delivering SVC video streams most efficiently to the users in LTE networks in unicast and multicast transmissions. We propose SVC based video streaming scheme for unicast and multicast transmissions in the downlink direction, with dynamic adaptations and a scheduling scheme based on channel quality information from users. Simulation results indicate improved video quality for more number of users in the coverage area and efficient spectrum usage with the proposed methods.

The diploma thesis deals with the design of the LTE radio part using the ICS Designer program. First, the work describes the signal processing in the physical layer LTE system, for downlink and uplink. Subsequently, it was made simple block diagram. The next part deals with models of signal propagation in the radio environment. The last part is an introduction to the ICS Designer. This section describes the base station design and demonstration of some simulations. The last part is devoted to the design of the mobile network in the given area, its simulation and subsequent comparison with the existing mobile network.

L'objectif de cette thèse est de souligner l'importance de l'abstraction de la couche physique (PHY abstraction) dans l'évaluation des systèmes LTE (Long Term Evolution). Cette thèse propose une approche pragmatique pour l'utilisation de PHY abstraction dans les simulateurs des systèmes LTE. PHY abstraction est un outil très important pour l'évaluation des systèmes LTE à grande échelle car il est efficace, pratique et à complexité réduite . Dans cette thèse, nous prouvons que, à part son objectif principal et qui consiste à fournir un indicateur instantané de la qualité de liaison pour l'évaluation du système, le PHY abstraction peut aussi: améliorer le feedback de l'indicateur sur la qualité de canal (CQI) en se basant sur les différentes configurations d'antennes, et la prédiction de la performance des réseaux LTE en se basant sur des mesures de canal réelles. Cette thèse est principalement divisée en deux parties: méthodologies et applications. La première partie présente la conception complète et la méthodologie de validation des systèmes de captage PHY pour différentes configurations d'antennes correspondant à des différentes modes de transmissions en LTE. La validation est effectuée en utilisant des simulateurs de niveau de liaison. Nous soulignons aussi les astuces de calibrage nécessaires pour que la production PHY soit précise dans la prédiction de la performance de capacité réalisant turbo-codes. / The main focus of this thesis is to highlight the importance of PHY abstraction for the system level evaluations in the framework of 3GPP Long Term Evolution (LTE) networks. This thesis presents a pragmatic approach towards the use of PHY abstraction in LTE based system level simulators. PHY abstraction is an extremely valuable low complexity tool for efficient and realistic large scale system evaluations. This thesis shows that apart from the primary purpose of PHY abstraction of providing instantaneous link quality indicator for the purpose of system level evaluations, it can be further used for an improved channel quality indicator (CQI) feedback based on the different antenna configurations and for the performance prediction of LTE networks based on the real life channel measurements. This thesis is mainly divided into two parts; methodologies and applications. The first part presents the complete design and validation methodology of PHY abstraction schemes for various antennaconfigurations corresponding to different transmission modes in LTE. The validation is performed using link level simulators and it also highlights the calibration issues necessary for the PHY abstraction to be accurate in predicting the performance of capacity achieving turbo codes.

No description available.

La demande de transmissions à débits de plus en plus élevés s’accentue davantage avec l’essor de nouveaux services dans les réseaux de communication sans fils. Pour répondre à cette demande, une solution consiste à augmenter la capacité de transmission du canal radiofréquence entre la station de base et le terminal portatif. Ceci peut être réalisé en augmentant le nombre d’éléments rayonnant impliqués à l’émission et à la réception de cette liaison radiofréquence : on parle alors de technique MIMO (Multiple Input, Multiple Output). Cette thèse porte principalement sur la conception, l’optimisation et la caractérisation de systèmes multi-antennaires pour techniques de diversité et MIMO en bandes LTE (Long Term Evolution). Trois prototypes multi-bandes sont proposés dont deux systèmes planaires et un système d’antennes IFAs compactes. De nouvelles solutions multi-bandes et l’influence de la position de l’antenne sur le plan de masse sont étudiées pour réaliser de la diversité spatiale, de polarisation et de diagramme de rayonnement avec une faible corrélation entre les signaux reçus sur chaque antenne mais surtout une bonne efficacité totale. Une ligne de neutralisation est utilisée pour isoler les antennes et un fonctionnement multi-bande est réalisé. L’impédance d’entrée des antennes est étudiée avec la méthode de Youla & Carlin afin d’améliorer la bande passante de la structure compacte de type IFA. Les performances en diversité et en MIMO de ces systèmes sont évaluées dans différents environnements de propagation. Elles montrent que ces systèmes peuvent être utilisés efficacement pour des applications en diversité et MIMO. / The transmission demand for increasing data rate becomes more and more important with the development of new services in radio communication networks. To answer to this demand, one solution consists in increasing the transmission capacity of the radio channel between the base station and the handset terminal. This can be realized by increasing the number of radiating elements involved in the transmission and the reception of this radio link: we talk about MIMO (Multiple Input Multiple Output) technique. The work realized in this thesis concerns mainly design, optimization and characterization of multi-antenna systems for MIMO and diversity techniques in LTE (Long Term Evolution) bands. Three multi bands prototypes are proposed whose two planar systems and one compact IFAs antennas system. News multiband solution and antenna position influence on the PCB were studied to realize spatial, polarization and pattern diversity with low correlation between received signals on each antenna and a good efficiency. The neutralization line was used for antennas isolation and its application in multiband was realized. The antenna load impedance has been studied with Youla & Carlin method in order to improve the frequency bandwidth of the compact IFA structure. Diversity and MIMO performances of these systems were evaluated in different propagation environments. They show that these systems can be effectively used for diversity and MIMO application.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BRUNO FERRAZ IZARIO.pdf: 4620887 bytes, checksum: bd842cabfdadb0bcb55e0ea548c9fba5 (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / The Long Term Evolution (LTE) system belongs to the 4th generation phone system. It is standardized by 3GPP and utilizes several technologies to improve the performance of data transmission. This permits flexibility for mobile devices, which enables a high data rate in the range of 50 Mbps to 100 Mbps, and admit access to various multimedia services. The study presents the results of deploying an LTE network in the city of Campinas, São Paulo, Brazil, using the 700 MHz band by comparing it to the 2.5 GHz band. By calculating the budget for the LTE system link is information as possible to highlight throughput and cell coverage radius, and other information. The Radio Mobile software was used for verification of results. / O sistema Long Term Evolution (LTE) pertence ao sistema da 4ª geração de telefonia (4G). Ele é padronizado pelo 3GPP e utiliza diversas tecnologias para melhorar o desempenho de transmissão de dados. O mesmo permite uma flexibilidade para dispositivos móveis, possibilitando uma alta taxa de dados na faixa de 50 Mbps a 100 Mbps, além de admitir acesso a diversos serviços multimídias. O estudo apresenta resultados de implantação de uma rede LTE na cidade de Campinas, São Paulo, Brasil, utilizando a faixa de 700 MHz comparando-a com a faixa de 2,5 GHz. Através do cálculo de link budget para o sistema LTE, é possível destacar informações como throughput e raio da célula de cobertura, além de outras informações. O software radio mobile foi utilizado para fins de comprovação de resultados.