Performance evaluation of wireless backhauling massive MIMO using QuaDRiGa channel simulator

5G delivers both enhanced mobile broadband (eMBB) and ultra reliable low latency communications (URLLC) to address a wealth of new use-cases in areas such as industrial automation, cooperative intelligent mobility, vehicle telematics, collaborative robots, telemedicine, and many more. These use-cases demand high-capacity and highly reliable 5G service, wherever it is required, outdoors and indoors. As the 5G era dawns and mobile experiences become supercharged by multi-gigabit speeds and ultra-responsiveness, Small Cells are becoming foundational. Small Cells are basically low-power mini base stations located in the region to be served, are managed by telecommunications operators, an result in improved coverage. Users can enjoy faster data services owing to the low latency of this technology. Furthermore, these cells are small in size and are extremely convenient to install and dismantle. Lastly, they consume less power, making them environmental-friendly. Small Cells are ideally suited to help deliver 5G connections in the environment. They can be leveraged even to address capacity wherever it is needed most, improving economics for mobile operators and therefore opening the door for more affordable data plans. These cells are far from a new phenomenon, having begun deployments with 3G, and ramped significantly with 4G, they are now poised for a significant growth with 5G. In this thesis the focus is on the possible deployment criteria for these Small Cells, the benefits and criticisms in terms of performances and possible solutions to fully exploit the potentialities of this new infrastructure based on the use of the Small Cells.

La rete 5G consente di ridurre drasticamente il ritardo nella comunicazione mantenendo comunque una ottima affidabilità (URLLC) e allo stesso tempo offre un netto incremento in termini di capacità per l'utente (eMBB). In questo modo si potrà assistere alla crescita del numero dei settori in cui impiegare questa tecnologia, come ad esempio l'automazione industriale, la mobilità intelligente, la telemedicina, la telematica dei veicoli e la robotica. Queste nuove applicazioni necessitano di una grande capacità e di un servizio 5G molto affidabile, che sia disponibile sia indoor che outdoor. Nell'era del 5G, con queste super-performance richieste dai ricevitori in termini di data-rate e latenza, l'utilizzo delle Small Cells diventa di fondamentale importanza. Le Small Cells sono sostanzialmente delle piccole Base Stations con ridotta potenza trasmissiva, posizionate laddove siano maggiormente richieste al fine di migliorare la copertura o la capacità della rete. Esse sono gestite dagli operatori delle telecomunicazioni e consentono all'utente finale di godere della bassissima latenza di questo tipo di tecnologia. Inoltre le Small Cells sono piccole ed estremamente convenienti in termini di risorse utilizzate, facili da installare e smantellare e consumano molta meno potenza rispetto alle normali Base Stations. Idealmente, le Small Cells sono perfette per assicurare le connessioni 5G nell'ambiente circostante e possono persino essere utilizzate per indirizzare la capacità in alcune specifiche zone, riducendo così i costi per gli operatori di reti mobili e abbassando i costi anche per l'utilizzatore finale. Queste Small Cells erano già presenti con la tecnologia 3G, successivamente sono notevolmente aumentate di numero con il 4G, e ora si prevede una ulteriore crescita esponenziale con lo sviluppo della rete 5G. In questo elaborato, lo studio è rivolto verso i vari criteri per il posizionamento delle Small Cells, gli aspetti positivi e le criticità in termini di performances, e infine sulle possibili soluzioni per poter sfruttare appieno le potenzialità di questa nuova infrastruttura di rete basata sull'utilizzo delle Small Cells nell'ambito delle reti 5G.