5G rádióhálózatok tervezése és mérése

A tantárgy angol neve: 5G Radio Network Design and Measurement

Adatlap utolsó módosítása: 2021. május 31.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki szak

Mérnök Informatikus szak

BSc és MSc képzés

Szabadon választható tantárgy

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIHVAV15   1/0/1/f 2  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Nagy Lajos,
4. A tantárgy előadója

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Nagy Lajos

egyetemi docens

HVT

Szalay Zoltán Attila

egyetemi tanársegéd

HVT

Szűcs László

tudományos segédmunkatárs

HVT

dr. Lénárt Ferenc

tudományos munkatárs

HVT

Dr. Horváth Bálint Péter

egyetemi adjunktus

HVT

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Kommunikáció alapjai

6. Előtanulmányi rend
Ajánlott:
Kötelező: Nincs
7. A tantárgy célkitűzése A tantárgy célja az 5G rádióhálózatok fizikai rétegének megismertetése, a rádiós hálózattervezői és hálózat mérési tudás megalapozása. A tantárgy bemutatja az 5G RAN legfontosabb hardver elemeit, az antennákat, adó-vevő egységeket és az 5G RAN hatékony spektrum-felhasználási módszereit. Kiemelt fontosságúnak gondoljuk az elektromágneses hullámok élettani hatásának bemutatását továbbá a határértékek betartási módszereinek és a mérési elveknek a bemutatását. Az elméleti ismeretek elmélyítését vezetett laboratóriumi mérések, vezetett tervezési és mérésbemutatók segítik.
8. A tantárgy részletes tematikája

1.hét (előadás):    Bevezetés. 5G, B5G rádióhálózat elemei. 5G alkalmazások: VR és AR; autonóm járművek, V2X kommunikáció, IoT és IIoT; állandóhelyű szélessávú vezetéknélküli átvitel.

2.hét  (előadás):   Spektrumfelhasználás a mobil rendszerek (RAN és transzport) rádióhálózatainál. Spektrum allokálás. A rádióösszeköttetések legfontosabb jellemzőinek bemutatása – antennajellemzők, rádiós szakaszcsillapítás. Rádióhálózati mérések eszközei.

3.hét (labor):        Beltéri rádióösszeköttetés demonstrációs mérése 433MHz, 866MHz, 2.45GHz (WiFi) ISM sávokon és 3.6GHz-es sávon. Rádiószakasz csillapítás mérése és értékelése a beltéri környezetben.

4.hét (előadás):   Hatékony spektrum-felhasználási módszerek: Moduláció; Többszörös hozzáférés; Többantennás rendszerek – MIMO és masszív MIMO.

5.hét (labor):        5G RAN rádióhálózat mérés 5G NR spektrumanalizátorral – EIRP, jelszint mérés

6.hét (előadás:     Az 5G NR spektrum-felhasználási módszerei. 5G NR elemek, RRH (Remote Radio Head) elemei és felépítése; MIMO, Masszív MIMO – Kapacitás, nyalábformálás, diverziti az 5G RAN hálózatokban;

7.hét (előadás):   Az elektromágneses hullámok élettani hatásainak vizsgálata és értelmezése; Elektromágneses vizsgálati módszerek; In vitro vizsgálatok mérési elrendezései, műszerei és szimulációs eljárásai; Élettani szabványok értelmezése

8.hét (labor):        Elektromágneses térerősség mérés elektromágneses élettani szabványmegfelelés vizsgálata 5G hálózaton.

9.hét (előadás):   Rádióhálózat tervezés - Digitális térképi adatbázisok;                Hullámterjedési modellek – kültéri és beltéri terjedési modellek. Statisztikai fading modellek.

10.hét (labor):      Beltéri rádióhálózat tervezés – vezetett tervezés; InSite tervező program bemutatása.

11.hét (labor):     OTA (Over the Air) mérések - Mérési elvek; Mért paraméterek (EIRP, Frekvenciahiba, Időzítéshiba, Cella/szektor azonosító, Modulációs minőség, Sávszélesség, Szomszédos csatorna interferencia)

12.hét (előadás): Milliméteres hullámsáv terjedési specialitásai; Speciális hálózati megoldások – sugárzó kábeles hálózati elemek, hibrid optikai-rádióhálózat. Élettani szabványok figyelembe vétele a rádióhálózat tervezésnél.

13.hét (labor):      5G rádióhálózat mérési eredményeinek feldolgozása; összevetés a tervezett paraméterekkel és szimulált eredményekkel.

14.hét (előadás): Összefoglalás és kitekintés. A tanult témakörök összegzése.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

Az oktatás elméleti előadások és ahhoz kötődő laboratóriumi gyakorlatok formájában történik. Az elméleti ismeretek bemutatása után, a laboratóriumi bemutató méréseken ismerik meg a hallgatók az alkalmazásokat.

10. Követelmények

a.         A szorgalmi időszakban:       A félév elején választott rádiós hálózattervezési feladat elkészítése. Rendszeres konzultációt biztosítunk. A félévi érdemjegyet házi feladat érdemjegye adja.

b.         A vizsgaidőszakban:              nincs

c.               Elővizsga:                                 -

11. Pótlási lehetőségek Házi feladat utólagos beadása a pótlási héten.
12. Konzultációs lehetőségek

Igény szerint, az oktatókkal egyeztetve.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Amin Ebrahimzadeh, Martin Maier, Toward 6G: A New Era of Convergence, IEEE Press, Wiley, 2021

Edited by Harri Holma et. al., 5G Technology 3GPP New Radio, Wiley, 2020

Morten Tolstrup, Indoor Radio Planning: A Practical Guide for 2G, 3G and 4G, Wiley, 2015

Bruno Delorme, Antennas and site engineering for mobile radio networks, Artech House, 2013

Adrian Graham et. al., Mobile radio network design in the VHF and UHF bands: a practical approach, Wiley, 2007

Jaana Laiho et. al., Radio Network Planning and Optimisation for UMTS, Wiley, 2006
14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra28
Félévközi készülés órákra14
Felkészülés zárthelyire 
Házi feladat elkészítése18
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 
Vizsgafelkészülés 
Összesen60
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Nagy Lajos

egyetemi docens

HVT