Propagation emulator for 5G communications in Intelligent Transportation Systems

Abstract

Las comunicaciones inalámbricas son una de las mayores revoluciones de nuestro tiempo, que parece que han llegado para quedarse. En este sentido, en el campo de los sistemas inteligentes de transporte (ITS, de sus siglas en inglés Intelligent Transportation Systems) aún quedan muchos desafíos por abordar. Éstos están relacionados con la solución de las grandes dificultades que estos entornos complejos de propagación presentan. De esta manera, siguiendo las directrices de proyectos europeos y de importantes empresas del sector, se han expuesto en este trabajo nuevos enfoques en la arquitectura de comunicaciones que no sólo mejoran en gran medida las comunicaciones actuales, sino que también abren la puerta a nuevos modelos de negocio, servicios y aplicaciones. En este sentido, el objetivo de este trabajo fin de máster es el desarrollo de un sistema emulador de propagación que permite la evaluación a nivel de sistema del despliegue de red específícamente para sistemas inteligentes de transporte. Las ventajas que tienen este tipo de dispositivos son que de una manera sencilla, controlada y reproducible se pueden analizar las zonas de posible ausencia de cobertura inalámbrica y el proceso de handover tan problemático en entornos de alta velocidad. Para llevar a cabo este proyecto, en este trabajo se presentan estos nuevos enfoques de comunicaciones para ITS, se introducen los modelos de canal más relevantes de la literatura, se explica un modelo realizado en onda milimétricas para túneles de entornos ferroviarios y, finalmente, se detalla el diseño, desarrollo e implementación de un sistema emulador de propagación. Abstract: Wireless communications are one of the greatest revolutions of our time, which seems to have come to stay. In this context, in the field of intelligent transport systems (ITS) there are still many challenges to be addressed. These are related to the solution of the great dificulties that these complex environments of propagation present. In this way, following the guidelines of European projects and important companies in the sector, new approaches in the architecture of communications have been exposed in this work that, not only greatly improve current communications, but also open the door to new business models, services and applications. In this sense, the objective of this master's thesis is the development of a propagation emulator system that allows system-level evaluation of network deployment specifically for ITS. The advantages of this type of devices are that in a simple, controlled and reproducible way, the zones of possible lack of wireless coverage and the handover process so problematic in high speed environments can be easily assessed. In order to carry out this project, this document presents these new communication approaches for ITS, explains the most relevant channel models of the literature, presents a millimeter-wave model for tunnels in railway environments and, finally, details the design, development and implementation of a propagation emulator system.