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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Supporting high quality cellular and Internet services inside railway vehicles : a statistical evaluation of wireless repeater performance on Railjet and Cityjet trains = Avaliação estatística do desempenho de repetidores sem fio em veículos sobre trilhos de longo trajeto: estudo de caso da melhoria de qualidade dos serviços de celular e Internet em trens europeus
Title Alternative: Avaliação estatística do desempenho de repetidores sem fio em veículos sobre trilhos de longo trajeto : estudo de caso da melhoria de qualidade dos serviços de celular e Internet em trens europeus
Author: Trindade, Orlando da Silva, 1981-
Advisor: Kretly, Luiz Carlos, 1950-
Abstract: Resumo: O presente trabalho pretende apoiar avanços nos serviços de telefonia e Internet em trens, através da elaboração de aparato teórico-metodológico para avaliar soluções técnicas nesse contexto. Com foco na avaliação estatística do sinal recebido, o método proposto é usado para estimar a in?uência de repetidores de sinal de rede celular-do tipo Amplify-and-Forward (AF)- na melhoria da qualidade do sinal dentro de trens. Para isso, celulares (smart phones), operando sob condições quase-realísticas de uso dos serviços de voz e dados, são postos dentro de um trem de alta velocidade (em inglês: High Speed Train-HST) equipado com um repetidor sem fo (em inglês: wireless repeater). Medições de campo foram realizadas em vários trechos da malha ferroviária da Áustria e incluiu cinco bandas de sinal celular; a saber: GSM (bandas 900MHz e 1800MHz), UMTS (banda 2100MHz) e LTE (bandas 800MHz e 2600 MHz). O trabalho combina re-amostragem (em inglês: bootstrap resampling) com testes de hipóteses paramétricos e não-paramétricos para caracterizar o comportamento da distribuição estatística do sinal de Radio frequência dentro do trem, usando amostras com milhares de pontos. O método proposto consiste na comparação do teste paramétrico, Student¿s t-teste, com não-paramétrico, o teste de soma de ranques (em inglês: Wilcoxon rank-sum test). Tal comparação mostrou que o teste paramétrico não quantifica corretamente a mudança e produz uma significância estatística não confiável, embora seja eficiente para apontar a direção do efeito. A combinação do bootstrapping com os testes paramétrico e não-paramétrico mostrou-se eficiente na quantificação e qualificarão da mudança estocástica do sinal, consequente do uso do repetidor. Análise dos dados mostra que o efeito do repetidor muda as características estocásticas do sinal dentro do trem, resultando numa distribuição assimétrica negativa e, portanto, desviada da distribuição Gaussiana. Isso constitui clara indicação de que apenas a mudança na tendência central -na média, por exemplo- é insuficiente como medida de desempenho do repetidor. A investigação dos dados confirma que o repetidor melhora a qualidade do sinal recebido (downlink) dentro de trens, tanto em áreas rurais quanto em urbanas. Contudo, essa melhoria não aparece nos casos em que o valor médio da potência do sinal dentro do trem permanece acima de -80dBm a maior parte do tempo. Os resultados analíticos também confirmam mudança no desempenho do repetidor entre tecnologias de rádio celular

Abstract: The present work aims to support improvement on Internet and telephony services on-board railway vehicles by providing theoretical methodological apparatus to evaluate technological solutions in this context. The proposed method is used to benchmark the impacts of an Amplify-and-Forward (AF) wireless repeater on Radio Frequency signal quality (downlink) inside High Speed Train (HST)s, with focus on statistics of Radio Frequency (RF) received signal. To do so, mobile phones, under quasi-real usage conditions (voice and data services usages), are deployed inside an operational High Speed Train (HST) equipped with AF repeaters. Field measurements took place on railway tracks in Austria and covered five relevant bands: Global System for Mobile Communications (GSM) (bands 900MHz and 1800MHz), Universal Mobile Terrestrial Services (UMTS) (band 2100MHz) and Long Term Evolution (LTE) (bands 800MHz and 2600 MHz). The work combines bootstrap with parametric and non-parametric statistical hypothesis tests to characterize distributional behavior of Radio Frequency signal power level on thousand-point-large data samples. Comparison of the Student¿s t-test and Wilcoxon test has shown that parametric t-test does not correctly quantify the change, yielding an unreliable statistical significance, this test is efficient to point the direction of improvement; however. It was found that the combination of this test with bootstrapping and non-parametric test is efficient in measuring the stochastic change in signal levels inside HSTs resulting repeater in?uence. Data analysis have shown that repeater e?ect changes the stochastic features of signal levels on HSTs, it produces a left-tailed and right-bounded distribution with large departure from the normal distribution, an indication that a measure of performance cannot be given solely via change in the mean. Moreover, data investigation strongly support downlink improvement under repeater condition in rural and urban areas, except for cases in which signal strength inside the HST averages above -80dBm most of the time. In addition, analytical results also support that repeater produces di?erent improvements under diverse Radio Access Technology (RAT)
Subject: Sistemas de comunicação móvel
Comunicação celular
Sistemas de comunicação sem fio
Teste de hipotese
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: TRINDADE, Orlando da Silva. Supporting high quality cellular and Internet services inside railway vehicles: a statistical evaluation of wireless repeater performance on Railjet and Cityjet trains = Avaliação estatística do desempenho de repetidores sem fio em veículos sobre trilhos de longo trajeto: estudo de caso da melhoria de qualidade dos serviços de celular e Internet em trens europeus. 2018. 1 recurso online (116 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/332007>. Acesso em: 11 set. 2018.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEEC - Tese e Dissertação

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