Optimization of coverage in the millimeter wave band of the iTEAM-UPV private 5G network through measurements and ray tracing simulations

Abstract

[ES] La tesis aborda la evaluación, modelado y optimización de la cobertura en redes 5G milimétricas mediante mediciones de campo y simulaciones de trazado de rayos en el campus de la Universitat Politècnica de València (UPV), así como la estimación del canal complejo. Para este propósito, se utiliza la red privada 5G del iTEAM-UPV, que cuenta con dos nodos exteriores operando en la banda de ondas milimétricas (banda n258, 25,8 GHz 26,6 GHz) con un ancho de banda de 800 MHz (100 MHz por subportadora) en configuración 5G NSA (Non-Stand Alone), donde la banda milimétrica se utiliza para el plano de usuario, mientras que la banda 7 de LTE (2,6 GHz) se usa para el plano de control. La investigación se centra en la medición y el análisis de los principales indicadores clave de rendimiento (KPI) de los 32 haces milimétricos cuando se ajustan diversas configuraciones de radio como los patrones de haces de la antena. Este análisis permite modelar el canal de radio complejo del campus universitario mediante trazado de rayos. Finalmente, la optimización de la cobertura 5G en ondas milimétricas se realiza comparando las mediciones experimentales con los resultados obtenidos por simulación computacional.

[EN] The thesis addresses the evaluation, modeling, and optimization of 5G millimeter-wave coverage through field measurements and ray-tracing simulations on the campus of the Universitat Politècnica de València (UPV), as well as the estimation of the complex channel. For this purpose, the private 5G network of the iTEAM-UPV is used, which has two outdoor nodes operating in the millimeter-wave band (n258, 25,8 GHz 26,6 GHz) with a bandwidth of 800 MHz (100 MHz per subcarrier) in 5G NSA (Non-Stand Alone) configuration, where the millimeter-wave band is used for the user plane, while the LTE band 7 (2.6 GHz) is used for the control plane. The research focuses on the measurement and analysis of the key performance indicators (KPI) of the 32 millimeter-wave beams when various radio configurations such as antenna beam patterns are adjusted. This analysis allows for modeling the complex radio channel of the university campus using ray-tracing. Finally, the optimization of 5G millimeter-wave coverage is performed by comparing the experimental measurements with the results obtained from computational simulations.