MIMO is an attractive enhancement to 3G HSPA networks, although it has not been widely deployed. The objective of this paper is to discuss an applicability of MIMO technique in HSPA networks with supplementary use of VAM feature enabling smooth coexistence with non-MIMO HSDPA users. Observations performed on live network show that MIMO deployment costs can be reduced with gradual rollout prioritizing cells with upgraded PA to 2x20W and re-utilizing antenna lines. 1. MOTIVATION According to GSA (Global mobile Supplier Association) nearly 70% of 3G operators have launched HSPA+ (High Speed Packet Access) with DC-HSPA (Dual Cell- HSPA) as a 3G evolution mainstream [1]. At the same time market research indicate that MIMO (Multiple Input Multiple Output) technique despite of being one of the key technologies for LTE (Long Term Evolution) and WiMax networks, it has not been widely deployed in HSPA+ networks [2] . This fact has been often commented as an unavailability of HSPA MIMO-capable terminals on a mass market, need for the second pilot SCPICH (Secondary-Common Pilot Channel) reducing code and power performance, and considerable roll out CAPEX (Capital Expenditure). Moreover, some reports indicate that transmit diversity transmission mode - STTD (Space Time Transmit Diversity) in 3G [3], may degrade performance of regular non-MIMO HSPA users [4],[5]. In this paper, HSPA RAN (Radio Access Network) enhancement through MIMO introduction together with VAM (Virtual Antenna Mapping) is studied, and accordingly, an applicability is analyzed based on audit performed on a commercial 3G network. 2. MIMO in HSPA MIMO 2x2 (i.e. with two transmit and receive antennas) for HSDPA has been introduced in Rel. 7 3GPP (Third Generation Partnership project) specification [6],[7]. Two MIMO transmission modes have been defined - a single (also called as transmit diversity) and a dual layer (also called spatial multiplexing) mode. With a s[...]

  1. WSTĘP W bezprzewodowych systemach akwizycji danych zazwyczaj przesyłane są bardzo krótkie, nieprzekraczające 256 bajtów, wiadomości. Tym samym, w tego typu systemach, moduły radiowe oferują zazwyczaj niewielkie przepływności, a nadawane ramki są wyposażone w preambułę pozwalającą osiągnąć w odbiorniku stan ustalony układów automatycznej regulacji wzmocnienia ARW/AGC (Automatic Gain Control) oraz synchronizację czasu próbkowania, częstotliwości nośnej CFO (Carrier Frequency Offset) i fazy. Preambuła, dzięki unikatowej sekwencji symboli, pozwala jednoznacznie określić początek ramki, w tym w szczególności początek jej nagłówka - zawierającego, na przykład, adres punktu pomiarowego - oraz pola z ładunkiem danych - przenoszącego informacje użytkowe. W przypadku sieci sensorowej złożonej z wielu setek czujników, rozmieszczonych na bardzo małym obszarze, tak jak, na przykład, ma to miejsce w sieciach monitorujących stan konstrukcji mechanicznych SHM (Structural Health Monitoring) czas zajętości kanału radiowego odgrywa bardzo istotną rolę. Stąd przesyłanie w tego typu systemach preambuły oraz unikatowej sekwencji symboli, identyfikującej początek ramki, znacząco niebezpiecznie wydłuża czas zajętości kanału i jest nie do przyjęcia. Zasadnym wydaje się więc rozważenie metod pozwalających na skrócenie tego czasu, nawet gdy miało się to odbyć kosztem niewielkiego pogorszenia sprawności energetycznej systemu teletransmisyjnego. W zaprezentowanym w niniejszej pracy rozwiązaniu preambułę oraz unikatową sekwencję symboli identyfikującą początek ramki postanowiono zastąpić unikatową sekwencją synchronizacyjną zsumowaną ze strumieniem danych - ciągiem symboli informacyjnych. Po raz pierwszy tego typu koncepcję synchronizacji nałożonej na dane przenoszące informacje użyteczne przedstawili Mak[...]

  1. WSTĘP W większości bezprzewodowych systemów akwizycji danych, w tym między innymi w gęstych sieciach sensorowych DSN (Dense Sensor Network) przesyłane są bardzo krótkie wiadomości o długości do 256 symboli Moduły radiowe działające w tego typu sieciach oferują niewielkie przepływności i charakteryzują się stosunkowo prostotą konstrukcją. A przesyłane za ich pomocą ramki zawierają preambułę złożoną z antypodalnych symboli. Tak zbudowana preambuła pozwala na uzyskanie w odbiorniku stanu ustalonego układów automatycznej regulacji wzmocnienia ARW/AGC (Automatic Gain Control), a także synchronizacji czasu próbkowania, częstotliwości nośnej CFO (Carrier Frequency Offset) i synchronizacji fazowej. Ponadto unikatowa sekwencja symboli umożliwia jednoznaczne określenie początku ramki, której nagłówek zawiera, na przykład, adres punktu pomiarowego oraz pole z danymi pomiarowymi. W przypadku gęstej sieci sensorowej DSN, złożonej z kilkuset czujników rozmieszczonych na stosunkowo małym obszarze, przeznaczonej do monitorowania stanu konstrukcji mechanicznych SHM (Structural Health Monitoring) kluczowego znaczenia nabiera czas zajętości kanału radiowego. Z punktu widzenia czasu zajętości kanału radiowego, przesyłanie preambuły oraz unikatowej sekwencji identyfikującej początek ramki może znacząco pogorszyć wykorzystanie zasobów transmisyjnych. Zasadnym wydaje się więc rozważenie takich metod i rozwiązań technicznych, które pozwoliłyby na skrócenie czasu zajętości kanału radiowego nawet kosztem niewielkiego pogorszenia sprawności energetycznej nadajnika. W prezentowanym rozwiązaniu preambułę oraz unikatową sekwencję identyfikującą początek ramki zastąpiono unikatową sekwencją synchronizacyjną nałożoną na ciąg symboli informacyjnych. Koncepcję, tzw. nałożonej synchronizacji po raz pierwszy zaproponowali w swoich pracach Makrakis [2] i Steingass [1]. W obydwu zaproponowanych przez nich rozwiązaniach funkcja korelacji przebiegu synchr[...]

  1. WSTĘP Procesy planowania oraz optymalizacji sieci komórkowych standardu LTE wymagają odpowiedniego zwymiarowania kanału PUCCH (Physical Uplink Control CHannel) [1]. Wymiarowanie kanału PUCCH polega na przydzielaniu mu odpowiedniej ilości zasobów radiowych, mierzonych, tzw. liczbą bloków zasobów RB (Resource Block) oraz na konfiguracji maksymalnej częstości wysyłania komunikatów SR (Scheduling Request) i raportów CSI (Channel State Information). W łączu "w górę" systemu LTE liczba dostępnych bloków RB, które mogą być przydzielone na potrzeby albo kanału PUSCH (Physical Uplink Schared CHannel) [1] albo PUCCH uzależniona jest od szerokości pasma częstotliwości, przydzielonego danej stacji bazowej eNodeB. Przykładowo, system LTE pracujący z wykorzystaniem pasma o szerokości 20 MHz, ma do dyspozycji 100 RB. Kanał PUSCH odpowiedzialny jest za transmisję danych użytkownika systemu (User Plane), natomiast kanał PUCCH odpowiada za sygnalizację (Control Plane). Wiadomości sygnalizacyjne przesyłane kanałem PUCCH to komunikaty SR (Scheduling Request) potwierdzenia poprawności transmisji protokołu HARQ [2] oraz wiadomości CSI (Channel State Information), które zawierają komunikaty CQI (Channel Quality Information) [2], RI (Rank Indicator) [2], a także, opcjonalnie, PMI (Precoding Matrix Indicator) [2]. Wiadomości CSI stanowią swego rodzaju raporty opisujące stan kanału radiowego w łączu "w dół". Każdy terminal będący w stanie RRCConnected, a więc podłączony do sieci LTE oraz transmitujący dane jest zobligowany do periodycznego wysyłania wspomnianych wiadomości sygnalizacyjnych. O tym jak często terminal może wysyłać wiadomości SR oraz jak często i z jaką dokładnością raportowany jest stanu kanału radiowego za pośrednictwem wiadomości CSI decyduje konfiguracja danej stacji bazowej eNodeB. Konfiguracja ta jest najczęściej wynikiem procesu optymalizacji. Bowiem częste i dokładne raportowanie stanu kanału radiowego oraz możliwość c[...]

  The purpose of ASTYANAX (Aircraft fuselage crack monitoring system and prognosis through on-board expert sensor network) project [1] is the definition of a reliable, on-board Structural Health Monitoring (SHM) system performing integrity assessment of the fuselage structure in various loading situations. Two peculiar scenarios of aeronautical applications are considered in the project: fatigue and landing impact damages. SHM systems are designed and tested on a M i-8/17 helicopter. Those systems are entitled to monitor the presence of damages into the fuselage. Two different loads are considered, those coming from unusual landing operations, and those coming from flight manoeuvres and vibrations. During the work, two separated activities were carried out: first, a drop test of the entire helicopter, and second, a crack propagation inside one hot spot of the tail boom. Experimental activities permit to validate numerical models and to test the designed SHM equipment [2] [3]. This paper provides some recommendations on the measurement- setup configuration including the required sampling frequency and the number of bits per sample for the tested strain gauges and accelerometers. They were formulated based on the analysis of data gathered during drop tests performed in Poland on April 2014. The paper is organized as follows. In Section 2 we present objectives and motivation for this work, Section 3 addresses the analyzed sensors and their functional characteristics, in Section 4 we focus on the methodology for signal processing, next, showing results and giving recommendations in Sections 5 and 6. OBJECTIVES AND MOTIVATION The motivation to employ the abovementioned optimisation procedure comes from the observation that using the measurements with the maximum available frequency of sampling and coding a single sample with the maximum number of bits produces a huge amount of data. This might be very challenging and even can prod[...]

  Praca prezentuje wyniki eksperymentów symulacyjnych układu zabezpieczającego transmisję danych przed podsłuchem w kanale radiowym. Celem przeprowadzonych badań było sprawdzenie, czy zastosowanie w systemie teletransmisyjnym, używającym sygnałów zakłócająco- zabezpieczających, kodu korekcyjnego nie zaburzy jego prawidłowego działania. 1. WSTĘP Transmisja danych we współczesnych systemach łączności bezprzewodowej zabezpieczana jest niemal wyłącznie za pomocą algorytmów i technik szyfrujących. Przykładowo, sieci bezprzewodowe standardu IEEE 802.11 zabezpiecza się korzystając z technik WEP (ang. Wired Equivalent Privacy) lub WPA (ang. WiFi Protected Access). Transmisję danych w sieciach komórkowych zabezpiecza się szyframi blokowymi lub strumieniowymi. Przykładem szyfru blokowego jest KASUMI, stosowany w sieciach GSM, GPRS oraz UMTS. Natomiast w systemie LTE dane są zabezpieczane szyfrem strumieniowym SNOW 3G. Wyżej wymienione techniki mają dwie główne cechy wspólne. Pierwszą z nich jest brak możliwości sterowanie poziomem zabezpieczenie transmisji przed podsłuchem. Za ich pomocą zabezpieczenie można jedynie uaktywnić lub dezaktywować. Drugą cechą wspólną jest wysoka złożoność obliczeniowa algorytmów szyfrujących/deszyfrujących. Ma to szczególne znaczenie w urządzeniach, które nie posiadają dedykowanych modułów sprzętowych wspierających operacje szyfrowania i deszyfrowania, a cały proces jest realizowany programowo. Istnieją również metody zabezpieczania transmisji danych oparte na teorii komunikacji chaotycznej (ang. Chaotic Communications). Przegląd takich systemów dostępny jest w pracy [1]. Propozycję układu zabezpieczającego transmisję danych przed podsłuchem opierającego się na teorii komunikacji chaotycznej przedstawiono w zgłoszeniu patentowym [2]. Wyniki analizy zaproponowanego w [2] układu szczegółowo opisano w pracy [3]. Niniejsza praca stanowi kontynuację badań, których wyniki przedstawiono w publikacji [3]. [...]

  ARCHITECTURE OF SAFE SHM DISTRIBUTED MAINTENANCE SYSTEM FOR AIRCRAFTS Streszczenie: W artykule przedstawiono architekturę systemu obsługi statków powietrznych, mającego za zadanie gromadzenie i analizę danych na temat stanu struktury kadłuba oraz wspierającego odpowiednie działania w przypadku wykrytych uszkodzeń. Opisano komponenty systemu i przedstawiono jego funkcjonalność w kontekście wymagań bezpieczeństwa. Praca została wykonana w ramach międzynarodowego projektu ASTYANAX zrealizowanego pod egidą Europejskiej Agencji Obrony (European Defence Agency). Abstract: This paper addresses a framework for the Structural Health Monitoring (SHM) system on an aerodyne (rotorcraft and airplane platforms) structure. Authors describe the architecture of SHM Distributed Maintenance System (SHMDMS), including the general idea, functionality of its components and safety analysis. The work has been done for the ASTYANAX project supported by European Defence Agency. Słowa kluczowe: SHM, sieć sensorowa, system rozproszony, bezpieczeństwo. Keywords: SHM, sensor network, distributed system, security. 1. WPROWADZENIE Celem projektu ASTYANAX (Aircraft fuSelage crack moniToring sYstem And progNosis through onboArd eXpert sensor network) [1] było opracowanie pokładowego systemu monitoringu uszkodzeń strukturalnych SHM (Structural Health Monitoring) konstrukcji kadłuba helikoptera. Zastosowano złożony system kontrolno-pomiarowy w celu detekcji, lokalizacji i oceny powstających uszkodzeń [2]. Opracowaną metodologię zweryfikowano podczas testów na rzeczywistym, wycofanym z użytku i pozyskanym do badań śmigłowcu Mi-8/17. Przeprowadzono szereg testów zmęczeniowych na kadłubie, obserwując propagację uszkodzeń oraz weryfikując opracowane modele numeryczne i skuteczność zastosowanych metod detekcji. Wykonano również testy twardego lądowania, dokonując zrzutów całego helikoptera z różnych wysokości [3]. Zadania AGH związane były głównie z projekt[...]

  A NEW AUTOMATIC METHOD FOR ESTIMATION OF SNR IN SOFTWARE DEFINED RADIO Streszczenie: W artykule przedstawiono nową adaptacyjną metodę estymacji wartości stosunku sygnał/szum SNR (Signal-To-Noise Ratio). Zaproponowana metoda, w pierwszej kolejności korzysta z prostego estymatora wartości chwilowej SNR. Następnie, na tej podstawie wybierana jest jedna z czterech metod bardziej dokładnej estymacji wartość SNR. W artykule omówiono elementy składowe oraz algorytm działania zaproponowanej metody, a t akże j ej najważniejsze właściwości. Ponadto zaprezentowano wyniki badań modelu symulacyjnego zaproponowanej metodyw środowisku radia programowalnego - GNU Radio. Abstract: The paper presents a new automatic method for estimation of signal-to-noise ratio (SNR). Proposed method first uses a simple algorithm to estimate the instantaneous level of SNR. Then, based on the estimation result, the correct SNR estimator is chosen. The papier describe the proposed method, its operation and basic properties. In addition, the GNU Radio simulation results of the proposed method are also included in the papier. Słowa kluczowe: GNU Radio, Estymacja SNR, Estymator M2M4, Estymator SVR, Estymator skośny, Radio programowalne. Keywords: GNU Radio, M2M4, SNR Estimation, SVR, Software Defined Radio. 1. WSTĘP W systemach telekomunikacyjnych stosunek sygnał/ szum SNR na wejściu odbiornika jest jednym z najważniejszych parametrów pośrednio opisujących warunki, w jakich prowadzona jest transmisja. W systemach łączności radiowej do okresowej oceny wydajności kanału [1] wykorzystywane są różne metody estymacji SNR. Znajomość wartości chwilowych SNR pozwala regulować moc wyjściową nadajników [2], jest wykorzystywana w algorytmach odpowiedzialnych za detekcję i korekcję błędów transmisji oraz w korektorach fazy i czasu [3]. Stosunek sygnał/szum SNR umożliwia określenie optymalnej wartości zysku kodowania w koderze kanałowym oraz optymalnej liczby poziomów m[...]

  Nieustannie rosnące zapotrzebowanie użytkowników na coraz to większe przepustowości współczesnych systemów bezprzewodowych wymuszają konieczność rozszerzania wykorzystywanych przez nie zakresów o kolejne pasma częstotliwości. Ważnym kierunkiem rozwoju systemów czwartej generacji stało się rozszerzanie ich pasma pracy o zakresy nielicencjonowane LTEU/ LAA (LTE-Unlicensed/License Assisted Access), dotychczas zdominowane przez lokalne sieci bezprzewodowe WiFi. Doprowadziło to do pojawienia się szeregu nowych problemów na styku sieci WLAN, zarządzanych w sposób rozproszony (DCF i EDCA) i systemów LTE, opartych na scentralizowanym zarządzaniu pasmem (eNodeB, polityka ICIC). Ze względu na istotę rywalizacyjnego i rezerwacyjnego dostępu do zasobów radiowych, w tej konfrontacji sieci WiFi wydają się stać na z góry przegranej pozycji. Problem współistnienia systemów LTE i WiFi doczekał się licznych analiz literaturowych [4][5], powstały również praktyczne rozwiązania rozszerzające funkcjonalność algorytmów przydziału zasobów radiowych w stacjach bazowych LTE o techniki redukujące negatywny wpływ LTE na pracę bezprzewodowych sieci lokalnych WLAN. Argumentem przemawiającym za wprowadzeniem do systemów LTE transmisji w paśmie nielicencjonowanym może być ich większa wydajność i lepsze wykorzystanie pasma niż ma to miejsce w sieciach WiFi [8]. Z drugiej jednak strony nasuwa się pytanie, czy wykorzystanie na zbyt dużą skalę przez operatorów komórkowych zakresów częstotliwości pasm ISM (Industrial, Scientific, Medical), nie doprowadzi w efekcie do zmiany ich pierwotnego, niekomercyjnego charakteru, na stricte komercyjny. W niniejszym artykule zaprezentowano możliwości wykorzystania metody agregacji kanałów do rozszerzenia zasobów transmisyjnych systemu LTE o kanały radiowe pozyskane z pasm nielicencjonowanych. Omówiono techniki, mające na celu zapewnić sprawiedliwy dostęp do nielicencjonowanych częstotliwości zarówno systemom LTE, ja[...]

  THE LOSSY FORWARDING STRATEGY IN WIRELESS NETWORKS IN THE RESCUE PROJECT Streszczenie: Dzisiejsze systemy i standardy bezprzewodowe przewidują użycie łączy radiowych o odpowiednim budżecie tak, aby bitowa stopa błędów dla danego łącza bezprzewodowego była na niskim poziomie. Wszystkie algorytmy, protokoły i mechanizmy komunikacyjne są projektowane dla zapewnienia tego właśnie kryterium. Dlatego też w projekcie RESCUE proponujemy użycie nowej technologii nazywanej "links on the fly" opartej na zdecentralizowanym wspólnym kodowaniu źródłowo/ kanałowym, która pozwala na efektywną wymianę danych w sieciach z transmisją wieloetapową, w których występują stratne łącza radiowe. Artykuł przedstawia wstępne wyniki badań, które potwierdzają zasadność stosowania strategii przekazywania stratnych pakietów w sieciach bezprzewodowych. Abstract: Today’s wireless systems and standards are planned using adequate link budget in order to keep the BER (Bit Error Rate) on the wireless links at a low level. Unfortunately, such systems perform poorly or fail in unpredictable radio environments. Therefore, in the RESCUE project we propose a new wireless technology called linkson- the-fly based on distributed joint source/channel coding, which allows for efficient data transfer through multi-path networks with lossy point-to-point links. The article presents the initial results that confirm the legitimacy of the strategy of lossy packets forwarding in wireless networks. Słowa kluczowe: stratne łącza radiowe, technologia linkson- the-fly, zdecentralizowane wspólne kodowanie źródłowe/ kanałowe, zdecentralizowany MAC. Keywords: lossy links, links-on-the-fly technology, distributed joint source/channel coding, distributed MAC. 1. WSTĘP Istniejące systemy komunikacyjne oraz opracowywane standardy dla sieci bezprzewodowych nie są odpowiednio przygotowane do ich zastosowania w wysoce nieprzewidywalnych środowiskach transmisyjnych, charakteryzują[...]