Desarrollo de un Mapa de Entorno Radioeléctrico de apoyo a la utilización de espacios blancos de TV para el despliegue de sistemas celulares en escenarios de interiores

Abstract

[ANGLÈS] The increasing use of wireless devices in society has brought that telecommunications companies asked for more spectrum to provide better service to their users. The radio spectrum is a limited resource and it is practically all assigned, but in different recent studies it is concluded that the use that is being made, it is not the most optimal, so a solution to the lack of spectrum is to make more optimal use. One solution that have been studied in recent years is to use the white space. The idea of using the white spaces is to make an secondary use of the radio spectrum for a temporary time if the primary user of the band is not interfered. This use of the spectrum is done using a technology called Cognitive Radio (CR). One of the most studied bands and which this project has based is the television band, knowing the white spaces of this band by the name of TVWS (Television White Spaces). This band between the 470-790 MHz is adequate for use TVWS in the field of mobile communications due to its good propagation characteristics. In addition there has been recently the digital dividend (and thus improvements in digital television transmission) that has caused that some channels have been released. The use of CR and making a secondary use of the spectrum involves having knowledge of it. This requires collecting spectral data for subsequent study their occupation. This information is stored in a database that is dynamically updated to avoid unwanted occupation or interferences with a primary user and to know the characteristics of the spectrum on which it expected to work, this database is known as Radio Environment map (REM). Following this, the project arises for a study of radio spectrum occupancy in the television band. The aim was to carry out a measurement campaign in the D4 building at the “Campus Nord” in Barcelona and study three television channels. With these data it has been performed the data processing in order to analyze the characteristics of the received power in the building through these channels and the spectral occupation of the channels studied and building a REM. As well as it has been built a graphical interface for represent the REM data and which to observe the spectrum occupancy and the received power at different points of the building using the Kriging algorithm for power estimation.

[CASTELLÀ] En los últimos años el uso de los dispositivos inalámbricos en la sociedad ha llevado a que las compañías de telecomunicaciones solicitan un mayor espectro radioeléctrico para poder ofrecer un mejor servicio a sus usuarios. El espectro radioeléctrico es un medio limitado y el cuál está prácticamente todo asignado, pero en diferentes estudios realizados recientemente se concluye que el uso que se está haciendo de éste no es el más óptimo, así que una solución a la falta de espectro es la de hacer un uso más óptimo. Una de las soluciones que más se han estudiado estos últimos años es la de aprovechar los conocidos como vacíos espectrales, o white spaces en inglés. La idea de aprovechar los white spaces consiste en hacer un uso secundario del espectro radioeléctrico durante un instante temporal si el usuario primario de la banda no se ve interferido. Este aprovechamiento del espectro es llevado a cabo haciendo uso de una tecnología llamada Cognitive Radio (CR). Una de las bandas más estudiadas y en la que se ha basado el siguiente proyecto es la banda de televisión conociéndose los white spaces de esta banda con el nombre de TVWS (Television White Spaces). Esta banda comprendida entre los 470-790 MHz es una banda adecuada para el uso de los TVWS en el ámbito de las comunicaciones móviles dadas sus características de propagación. Además recientemente se ha producido el proceso de dividendo digital (y con ello mejoras en la transmisión de la televisión digital) que ha hecho que algunos canales hayan quedado libres. El poder llevar a cabo el uso de la CR y con ello hacer un uso secundario del espectro implica tener un conocimiento de éste. Para ello es necesario recoger los datos espectrales que permitan posteriormente estudiar su ocupación. Esta información es almacenada en una base de datos que se ha de actualizar dinámicamente para evitar una ocupación indeseada o que interfiera a un usuario primario y poder conocer las características del espectro sobre el que se pretende trabajar, esta base de datos se conoce como Radio Environment Map (REM). A raíz de esto surge este proyecto para realizar un estudio del espectro radioeléctrico en la banda de televisión. El objetivo ha sido llevar a cabo una campaña de medidas en el edificio D4 del Campus Nord de Barcelona y estudiar tres canales de televisión. A partir de estos datos se ha realizado un procesado de los datos obtenidos con el fin de analizar las características de la potencia recibida en el edificio para estos canales y la ocupación espectral de los canales estudiados y construir el REM. A raíz de los datos obtenidos en este estudio se ha construido un interfaz gráfico para poder visualizar los datos del REM y con el que poder observar la ocupación espectral y la potencia recibida en los distintos puntos del edificio realizando la estimación de la potencia con el algoritmo de Kriging.

[CATALÀ] En els últims anys l'ús de dispositius sense fils a la societat ha portat al fet que les companyies de telecomunicacions sol·licitin un major espectre radioelèctric per poder oferir un millor servei als seus usuaris. L'espectre radioelèctric és un mitjà limitat i el qual està pràcticament tot assignat, però en diferents estudis realitzats recentment es conclou que l'ús que s'està fent d'aquest no és el més òptim, així que una solució a la falta d'espectre és la de fer un ús més òptim. Una de les solucions estudiades aquests últims anys és la d'aprofitar els coneguts com a buits espectrals, o white spaces en anglès. La idea d’aprofitar els white spaces consisteix en fer un ús secundari de l'espectre radioelèctric durant un instant temporal si l'usuari primari de la banda no es veu interferit. Aquest aprofitament de l'espectre és dut a terme fent ús d'una tecnologia coneguda amb el nom de Cognitive Radio (CR). Una de les bandes més estudiades i en la qual s'ha basat el següent projecte és la banda de televisió coneixent-se els white spaces d'aquesta banda amb el nom de TVWS (Television White Spaces). Aquesta banda compresa entre els 470-790 MHz és una banda adequada per fer ús dels TVWS en l’àmbit de les comunicacions mòbils donades les seves característiques de propagació. A més recentment s'ha produït el procés de dividend digital (i amb això millores en la transmissió de la televisió digital) que ha fet que alguns canals hagin quedat lliures. El poder fer ús de la CR i amb això fer un ús secundari de l'espectre implica tenir un coneixement d'aquest. Per això és necessari recollir les dades espectrals que permetin posteriorment estudiar la seva ocupació. Aquesta informació és emmagatzemada en una base de dades que s'ha d'actualitzar dinàmicament per evitar una ocupació indesitjada o que interfereixi a un usuari primari i poder conèixer les característiques de l'espectre sobre el qual es pretén treballar, aquesta base de dades es coneix com a Radio Environment Map (REM). Arran d'això sorgeix aquest projecte per realitzar un estudi de l'espectre radioelèctric en la banda de televisió. L'objectiu ha sigut dur a terme una campanya de mesures a l'edifici D4 del Campus Nord de Barcelona estudiant tres canals de televisió. A partir d'aquestes dades s'ha realitzat un processament de les dades obtingudes amb la finalitat d'analitzar les característiques de la potència rebuda a l'edifici per aquests canals i l'ocupació espectral dels canals estudiats i construir el REM. Arran de les dades obtingudes en aquest estudi s'ha construït un interfície gràfic per poder visualitzar les dades del REM i amb el qual poder observar l'ocupació espectral i la potència rebuda en els diferents punts de l'edifici realitzant l'estimació de la potència amb l'algoritme de Kriging.