With the emergence of Fifth Generation (5G) mobile networks, the employment ofhigher frequencies in the millimeter-wave (mmWave) range and the realization of agreat number of beams in 5G radio base stations (RBS) make the electromagnetic (EM)simulation of RBS products very costly in terms of hardware and time requirements.In order to compute the electromagnetic field (EMF) exposure in close proximity of theRBS, more efficient simulation methods are required.The move to mmWave frequencies enables the use of the so-called high frequencymethods for EM simulation with RBS antennas. In this thesis, conventional fullwavesimulation solvers and different implementations of hybridization of highfrequency methods with conventional methods are used with different commercial EMsimulation tools, and their performance is evaluated for the purpose of EMF exposureassessment in close proximity of 5G mmWave RBS.Among all the investigated methods, the hybrid scheme with Finite IntegrationTechnique (FIT) and Shooting and Bouncing Rays (SBR) methods, e.g., thatimplemented in CST Studio Suite 2020, outperforms in terms of hardwarerequirements and time costs, although the accuracy is compromised on the side andbehind the mmWave RBS. The Multilevel Fast Multipole Method (MLFMM), e.g.,that implemented in Altair FEKO 2019, though not a hybrid method, also has goodperformance but requires very large Random Access Memory (RAM), and it cannothandle very exquisite details of RBS. The Finite Difference Time Domain (FDTD)method implemented in EMPIRE XPU can also handle the investigated problemseffciently, but for extremely large problems, its requirements on RAM may become thebottleneck. In the thesis, many other hybrid implementations are also investigated,but it is found that they are not suitable for the EMF exposure assessment in closeproximity of the mmWave RBS with evaluation on a planar area of 0.42 m × 1 m at 28 GHz due to various reasons. / För den femte generationens (5G) mobilnät kommer användningen av millimetervågoroch det stora antalet lober som en radiobasstation (RBS) kan hantera att betydaett kraftigt ökat behov av hårdvara och större tidsåtgång för att göra beräkningarav exponeringen för elektromagnetiska fält nära utrustningen. Därför behövs mereffektiva simuleringsmetoder.Eftersom systemen opererar på millimetervåg-frekvenser kan högfrekvensmetoderanvändas i simuleringen av simuleringen av en RBS. I den här avhandlingenutvärderas konventionella metoder, samt olika hybridmetoder för beräkningenav EMF-exponeringen av millimetervågor i närheten av en RBS. De utvärderadehybridmetoderna är implementerade i olika mjukvaror och blandar användandet avhögfrekvensmetoder och konventionella metoder.Av alla utvärderade metoder fungerar hybridmetoden implementerad med finitaintegralmetoden (FIT) och ”Shooting and Bouncing Rays”-metoden (SBR) i CST bästi termer av vilken hårdvara som behövs för beräkningarna och för tidsåtgången.Dock är noggrannheten i beräkningarna på sidan av och bakom RBSen mindrebra. Multilevel Fast Multipole Method (MLFMM)”-lösaren i Feko i FEKO använderingen hybridmetod men presterar bra, men den kräver mycket RAM-minne och kaninte ta hänsyn till små detaljer i RBSen. Finita differensmetoden i tidsdomänen(FDTD) i EMPIRE kan också användas men dess RAM-krav blir en flaskhals förstora simuleringar. Ytterligare hybridmetoder är undersökta i avhandlingen men medslutsatsen att de inte är användbara (av olika anledningar) för beräkningen av EMFexponeringenfrån en RBS opererandes på frekvensen 28 GHz och över en yta som är0.42 x 1 m.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-284324 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Anguiano Sanjurjo, David |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2020:401 |
Page generated in 0.0023 seconds