Оптимизация модифицированной эмпирической модели для сети 2,3 ГГц стандарта LTE. Пример исследования в FUTO

Автор(и)

  • А. О. Аканде Федеральный технологический университет, Оверри, Нігерія
  • Ф. А. Семир Технологический университет Ладоке Акинтола, Огбомосо, Нігерія
  • З. К. Адеемо Технологический университет Ладоке Акинтола, Огбомосо, Нігерія
  • К. К. Агубор Федеральный технологический университет, Оверри, Нігерія

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347022010046

Ключові слова:

среднеквадратичная ошибка, RMSE, модель COST 231-Hata, модель Okumura-Hata, модель Egli, модель ECC-22, сеть 4G LTE

Анотація

Потери на трассе PL (Path Loss) — это фактор, который влияет на ухудшение сигнала в канале беспроводной связи, и может прогнозироваться с помощью эмпирических моделей, таких как Окумура-Хата (Okumura-Hata), Егли (Egli), COST, и ECC-33. Известно, что эти модели не являются точными при использовании в областях, отличных от тех, для которых они предназначены. В этой статье рассматривается модификация и оптимизация эмпирической модели, пригодной для прогнозирования затухания сигнала PL в сети 4G стандарта долгосрочного развития LTE (Long Term Evolution). Полученные измеренные значения PL сравниваются с результатами для существующих моделей для определения модели, обеспечивающей результаты, наиболее близкие к измеренным. Модель Okumura-Hata, дающая самые близкие результаты к измеренным значениям, модифицирована с помощью показателя функции потерь, полученного на территории нигерийского федерального технологического университета Оверри FUTO (Federal University of Technology, Owerri), и оптимизирована для достижения лучшей рабочей эффективности при использовании разработанной авторегрессионной AR (AutoRegressive) модели. Программное обеспечение MATLAB использовано для моделирования измеренных и существующих данных, модифицированной и оптимизированной opt(ARm) AR моделей. Рабочие характеристики существующих и opt(ARm) моделей оценивались с помощью среднеквадратичной ошибки RMSE (root mean square error). Полученные результаты показали, что предлагаемая opt(ARm) модель является наилучшей по сравнению с существующими моделями, благодаря присущему ей наименьшему значению RMSE, поэтому она может быть использована для оценивания PL мобильного радиосигнала в университете FUTO (Нигерия).

Посилання

A. L. Imoize, T. E. Ogunfuwa, “Propagation measurements of a 4G LTE network in Lagoon environment,” Niger. J. Technol. Dev., vol. 16, no. 1, p. 1, 2019, doi: https://doi.org/10.4314/njtd.v16i1.1.

T. S. Rappaport, Wireless Comunications - Principles and Practice, 2nd ed. New Jersey: Prentice Hall, 2002.

M. R. Alexander, “Understanding and predicting urban propagation losses,” Naval Postgraduate School, 2009.

M. Hata, “Empirical formula for propagation loss in land mobile radio services,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 29, no. 3, pp. 317–325, 1980, doi: https://doi.org/10.1109/T-VT.1980.23859.

A. Ekeocha, N. Onyebuchi, L. Uzoechi, G. Ononiwu, “Optimization of cost 231 model for 3G wireless communication signal in suburban area of Port Harcourt, Nigeria,” Int. J. Eng. Sci. Res. Technol., vol. 5, no. 5, pp. 83–88, 2016, doi: https://doi.org/10.5281/zenodo.50980.

C. Cox, An Introduction to LTE. Chichester, UK: Wiley, 2014.

D. S. Nyitamen, M. Ahmed, T. A. Danladi, “Path loss propagation model prediction for GSM mobile network planning in Kaduna Town,” Int. J. Eng. Sci. Res. Technol., vol. 4, no. 4, pp. 345–352, 2015, uri: https://www.academia.edu/12380445/PATH_LOSS_PROPAGATION_MODEL_PREDICTION_FOR_GSM_MOBILE_NETWORK_PLANNING_IN_KADUNA_TOWN.

K. M. Aied, A. J. Ahmed, “Performance evaluation of path loss in mobile channel for Karada District in Baghdad City,” Eng. Technol. J., vol. 30, no. 17, pp. 3023–3038, 2012, uri: https://www.iasj.net/iasj/article/66070.

V. S. Abhayawardhana, I. J. Wassell, D. Crosby, M. P. Sellars, M. G. Brown, “Comparison of empirical propagation path loss models for fixed wireless access systems,” in IEEE 61st Vehicular Technology Conference, 2005, pp. 73–77.

C. I. Abiodun, J. S. Ojo, “Determination of probability distribution function for modelling path loss for wireless channels applications over micro-cellular environments of Ondo State, Southwestern Nigeria,” World Sci. News, vol. 118, pp. 74–88, 2019, uri: https://bibliotekanauki.pl/articles/1075736.

J. O. Eichie, O. D. Oyedum, M. O. Ajewole, A. M. Aibinu, “Comparative analysis of basic models and artificial neural network based model for path loss prediction,” Prog. Electromagn. Res. M, vol. 61, pp. 133–146, 2017, doi: https://doi.org/10.2528/PIERM17060601.

S. A. Mawjoud, “Comparison of propagation model accuracy for long term evolution (LTE) cellular network,” Int. J. Comput. Appl., vol. 79, no. 11, pp. 41–45, 2013, doi: https://doi.org/10.5120/13789-1931.

E. T. Tchao, J. D. Gadze, J. Obeng, “Performance evaluation of a deployed 4G LTE network,” Int. J. Adv. Comput. Sci. Appl., vol. 9, no. 3, 2018, doi: https://doi.org/10.14569/IJACSA.2018.090325.

A. Obot, O. Simeon, J. Afolayan, “Comparative analysis of path loss prediction models for urban macrocellular environments,” Niger. J. Technol., vol. 30, no. 3, pp. 50–59, 2011, uri: https://www.ajol.info/index.php/njt/article/view/123543.

A. A. Nwaokoro, N. Chukwuchekwa, K. C. Emerole, “Evaluation of the strength of signal received by a GSM network (MTN) in Owerri Metropolis using drive test,” Int. J. Eng. Technol., vol. 6, no. 1, pp. 17–27, 2016, uri: https://www.researchgate.net/publication/322293853_Evaluation_of_the_Strength_of_Signal_Received_By_A_GSM_Network_MTN_In_Owerri_Metropolis_Using_Drive_Test.

A. N. Jadhav, S. S. Kale, “Suburban area path loss propagation prediction and optimization using Hata model at 2375 MHz,” Int. J. Adv. Res. Comput. Commun. Eng., vol. 3, no. 1, pp. 5004–5008, 2014, uri: https://www.ijarcce.com/upload/2014/january/IJARCCE3F__s_sachin_Suburban.pdf.

P. Kumar, B. Patil, S. Ram, “Selection of radio propagation model for long term evolution (LTE) network,” Int. J. Eng. Res. Gen. Sci., vol. 3, no. 1, pp. 373–379, 2015, uri: http://pnrsolution.org/Datacenter/Vol3/Issue1/48.pdf.

G. A. Abed, M. Ismail, K. Jumari, “Modeling and performance evaluation of LTE networks with different TCP variants,” Int. Sch. Sci. Res. Innov., vol. 5, no. 3, pp. 443–448, 2011, uri: https://www.researchgate.net/publication/292056029_Modeling_and_performance_evaluation_of_LTE_networks_with_different_TCP_variants.

J. Isabona, C. Konyeha, “Experimental study of UMTS radio signal propagation characteristics by field measurement,” Am. J. Eng. Res., vol. 2, no. 7, pp. 99–106, 2013, uri: https://www.researchgate.net/publication/275350751_Experimental_Study_of_Umts_Radio_Signal_Propagation_Characteristics_by_Field_Measurement.

N. S. Nkordeh, A. A. Atayero, F. E. Idachaba, O. O. Oni, “LTE network planning using the Hata-Okumura and the COST-231 Hata pathloss models,” in Proceedings of the World Congress on Engineering, 2014, uri: https://www.researchgate.net/publication/277015846_LTE_Network_Planning_using_the_Hata-Okumura_and_the_COST-231_Hata_Pathloss_Models.

B. O. Omijeh, I. C. Nnaemeka, “Determination of a path loss model for long term evolution (LTE) in FESTAC town Lagos,” Int. J. Sci. Eng. Res., vol. 9, no. 2, pp. 776–786, 2018, uri: https://www.ijser.org/researchpaper/DETERMINATION-OF-A-PATHLOSS-MODEL-FOR-LONG-TERM-EVOLUTION-LTE-IN-FESTAC-TOWN-LAGOS.pdf.

N. Shabbir, H. Kashif, “Radio resource management in WiMAX,” Blekinge Institute of Technology, 2009.

J. Milanovic, S. Rimac-Drlje, K. Bejuk, “Comparison of propagation models accuracy for WiMAX on 3.5 GHz,” in 2007 14th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems, 2007, pp. 111–114, doi: https://doi.org/10.1109/ICECS.2007.4510943.

J. Walfisch, H. L. Bertoni, “A theoretical model of UHF propagation in urban environments,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 36, no. 12, pp. 1788–1796, 1988, doi: https://doi.org/10.1109/8.14401.

J. Isabona, S. Azi, “Optimised Walfisch-Bertoni model for pathloss prediction in urban propagation environment,” Int. J. Eng. Innov. Technol., vol. 2, no. 5, pp. 14–20, 2012.

A. A. Nwaokoro, C. Nkwachukwu, O. C. Nosiri, “Signal strength evaluation of a 3G network in Owerri metropolis using path loss propagation model at 2.1GHz,” IOSR J. Electron. Commun. Eng., vol. 11, no. 6, pp. 44–53, 2016, doi: https://doi.org/10.9790/2834-1106044453.

A. Ekeocha, O. Nosiri, L. O. Uzoechi, “Path loss characterization of 3G wireless signal for urban and suburban environments in Port Harcourt City, Nigeria,” Int. Res. J. Eng. Technol., vol. 3, no. 3, pp. 16–23, 2016.

W. C. Y. Lee, “Estimate of local average power of a mobile radio signal,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 34, no. 1, pp. 22–27, 1985, doi: https://doi.org/10.1109/T-VT.1985.24030.

Z. K. Adeyemo, A. O. Akande, A. O. Fawole, “Investigation of some existing prediction models and development of a modified model for UMTS signal in Owerri, Nigeria,” Int. J. Commun. Antenna Propag., vol. 7, no. 4, p. 290, 2017, doi: https://doi.org/10.15866/irecap.v7i4.10057.

Маршрут драйв-теста с указанием интенсивности сигнала и местоположения антенн

Опубліковано

2022-01-20 — Оновлено 2022-01-20

Як цитувати

Аканде, А. О., Семир, Ф. А., Адеемо, З. К., & Агубор, К. К. (2022). Оптимизация модифицированной эмпирической модели для сети 2,3 ГГц стандарта LTE. Пример исследования в FUTO. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 65(1), 33–54. https://doi.org/10.20535/S0021347022010046

Номер

Розділ

Оригінальні статті