Please use this identifier to cite or link to this item: http://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/11372
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorMd. Rafiqul Islam, Ph.Den_US
dc.contributor.advisorKhaizuran Abdullah, Ph.Den_US
dc.contributor.advisorTharek Abd. Rahman, Ph.Den_US
dc.contributor.authorBudalal, Asma Ali Husseinen_US
dc.date.accessioned2023-06-23T01:09:23Z-
dc.date.available2023-06-23T01:09:23Z-
dc.date.issued2022-
dc.identifier.urihttp://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/11372-
dc.description.abstractThe demand for radio frequency spectrum is rapidly increasing to serve a large number of customers in business, government, and private sectors. Hence, 5G is forcibly moving forward to utilizing millimeter-waves frequency bands. Rain is the main source of impairments for the radio wave when the frequency is higher than 10 GHz. Rain attenuation can be obtained directly from measurement or predicted from a knowledge of rain intensity. The accuracy of rain attenuation prediction on short-range mm-waves terrestrial links is vital for signal strength prediction and link budget design for 5G systems and beyond. However, recent measurements at mm-wave with short path lengths (less than 1 km) show that all prediction models, including ITU-R P.530-17, cannot predict the measured rain attenuations. Two modifications are proposed on ITU-R P.530-17 rain attenuation model. Firstly, the distance factor is analyzed thoroughly. A modification on distance factor is presented as “Increment Factor” (Ifγ) for path lengths less than 1 Km and updated based on measurements at 26 and 38 GHz at 0.3km path length for one year period in Malaysia, at 25 GHz for 223 m path length in Japan and 75 GHz for 100 m path length in Korea. Secondly, an effective rain rate concept (Reff) is also proposed and modeled to eliminate the need for effective path lengths, representing rain intensities variations over a very short path. Several available measurements from various geographical locations in Malaysia and abroad with different frequencies and less than 1 km path lengths were utilized to validate both models and find good agreement. Rain attenuation impacts path loss, path loss exponent, and shadow fading are analyzed using two large-scale fading path loss models namely 3GPP and NYUSIM. The randomness behaviour of rain attenuation increases path loss exponent (PLE=2.79 at R0.01% =125 mm/h). The NYUSIM channel model provided a better estimation of the measured data of path loss compared with 3GPP. The close-in (CI) path loss model which has been implemented by NYUSIM is modified by including the Path Loss Exponent and Shadow Fading as a function of the percentage of availability (%P of time). The proposed probabilistic path loss model, which is a combination of the close-in reference LOS free space path loss, rain attenuation based on modified ITU-R P.530-17 and shadowing at different probabilities, can predict the path loss more accurately in tropical regions. The average path loss value is found at 132.36 dB at 38 GHz with a path length of 300 m for one year period and is located at 144.5 dB with considering shadowing in the urban region with σSF = 5.22 dB. This has been realized from the analysis that the 99.99% reliability with 300m link can be designed at 38GHz with an additional 12 dB fade margin in the tropical region. All of these findings will be beneficial to develop 5G channel models in an outdoor environment, especially for mm-wave and short-path lengths applications with high reliability.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherKuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2022en_US
dc.subject.lcshMillimeter wave communication systems -- Malaysiaen_US
dc.subject.lcshRain-induced attenuation -- Malaysiaen_US
dc.subject.lcshRadio waves propagation -- Malaysiaen_US
dc.subject.lcsh5G mobile communication systems -- Malaysiaen_US
dc.titleMillimeter-wave propagation modeling for 5G based on rain fade data in tropical climateen_US
dc.typeDoctoral Thesisen_US
dc.description.identityt11100384017 AsmaAliHusseinBudalalen_US
dc.description.identifierThesis : Millimeter-wave propagation modeling for 5G based on rain fade data in tropical climate / by Asma Ali Hussein Budalalen_US
dc.description.kulliyahKulliyyah of Engineeringen_US
dc.description.programmeDoctor of Philosophy (Engineering)en_US
dc.description.abstractarabicيتزايد الطلب على طيف الترددات الراديوية بسرعة لتلبيه الخدمات الجيدة لعدد كبير من العملاء في القطاعين، الحكومي والخاص. لذلك أصبح التطوير المنسق والتشغيل الفعال لأنظمة الاتصالات الراديوية القائمة والجديدة مهماً للغاية. إن أنظمة الجيل الخامس 5G وما بعدها تتحرك بقوة إلى الأمام لاستخدام نطاقات تردد الموجات المليمترية. اثبتت الدراسات ان المطر هو أحد المصادر الرئيسية لضعف الموجات اللاسلكية عندما يكون التردد أعلى من 10 جيجا هرتز. يمكن الحصول على التوهين الناجم عن المطر مباشرة من القياس أو التنبؤ به باستخدام نماذج مختلفة عند معرفة معدل كثافة المطر. تُظهر القياسات الحديثة على نطاقات تردد الموجات المليمترية مع أطوال مسارات اتصالات قصيرة المدي (أقل من كيلومتر واحد) أن جميع نماذج التنبؤ، بما في ذلك الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) التوصيـة ITU-R P.530-17 غير قادرة على التنبؤ بتوهين المطر المقاس، في حين أن دقة التنبؤ بالتوهين الناجم عن المطر على الوصلات الأرضية ذات الموجات المليمترية قصيرة المدي ذات أهمية قصوى للتنبؤ بقوة الإشارة لتقييم الأداء وتصميم ميزانية الارتباط لأنظمة الجيل الخامس وما بعدها. ومن هذا المنطلق نظراً لندره النماذج الموثوقة وطرائق التنبؤ المطلوبة التي تحسب توهين الإشارات بسبب الانتشار اثناء المطر المقاس لتصميم أنظمة راديوية في خط البصر ذات الموجات المليمترية قصيرة المدي، اقترحت هذه الدراسة تعديلين على نموذج التوهين الناجم عن المطر ITU-R P.530-17. أولاً، يتم تحليل عامل المسافة بدقة، ويُقترح تعديل عامل المسافة على أنه "عامل زيادة في التوهين المحدد" (Ifγ) لأطوال المسير التي تقل عن كيلومتر واحد حيث تم تحديثه وحسابه بناءً على القياسات وبيانات حقيقيه لمده سنه كامله للتوهين الناجم عن المطر عند ترددات 26 و38 جيجا هرتز عند طول المسار 0.3 كم في ماليزيا وعند 25 جيجا هرتز لطول مسار 223 مترًا في اليابان و75 جيجا هرتز لطول 100 متر في كوريا. ثانيًا، يُقترح أيضًا مفهوم معدل المطر الفعال (Reff) ونمذجته لإزالة الحاجة إلى أطوال مسير فعالة، والتي يمكن أن تمثل اختلافات في شدة المطر على مسار قصير جدًا. يتم استخدام العديد من القياسات المتاحة من مواقع جغرافية مختلفة في ماليزيا وخارجها بترددات مختلفة وأطوال مسار أقل من كيلومتر واحد للتحقق من صحة كلا النموذجين والتوصل إلى اتفاق جيد والتحقق من فاعليه أداء النموذج المعدل المقترح. ومن ثم، يوصى باستخدام عامل المسافة المعدل المقترح أو نموذج معدل المطر الفعال لتصميم قناة 5G في بيئة خارجية لنطاقات ترددات الموجات المليمترية قصيرة المدي ذات الموثوقية العالية. كما أظهرت الدراسة ان التوهين الناجم عن المطر يؤثر على حساب خسارة الانتشار، وأسّ خسارة المسير، وخبو الظل باستخدام نموذجين واسعي النطاق لخسارة مسار الخبو، وهما 3GPP وNYUSIM. يؤدي السلوك العشوائي للتوهين الناجم عن المطر إلى زيادة أس خسارة المسير (PLE = 2.79 عند R0.01٪ = 125 مم / ساعة). قدم نموذج قناة NYUSIM تقديرًا أفضل للبيانات المقاسة لفقدان المسار مقارنةً بـ 3GPP. تم تعديل نموذج خسارة مسار الإغلاق (CI) الذي تم تنفيذه بواسطة NYUSIM من خلال تضمين أس فقدان المسار وتلاشي الظل كدالة للنسبة المئوية للتوافر (٪ P من الوقت). نموذج خسارة المسير الاحتمالي المقترح، وهو مزيج من خسارة المسير في الفضاء الحر LOS المرجعي القريب، والتوهين الناجم عن المطر المستند إلى التوصية ITU-R P.530-17 المعدلة والتظليل عند الاحتمالات المختلفة، قادر على التنبؤ بخسارة المسير بشكل أكبر دقة في المناطق الاستوائية. كما اثبتت الدراسة لزيادة موثوقية الأداء في الوصلات الملمتريه بنسبة 99.99٪ خلال هطول الامطار فأن قيمة هامش تلاشي إضافي بمقدار 12 ديسيبل لازم لتعويض الفقد في الإشارات في المناطق الاستوائية. ستكون كل هذه النتائج مفيدة لتطوير نماذج قنوات 5G في بيئة خارجية، خاصة بالنسبة لموجة الملمتريه عبر مسارات قصيره المدي مع موثوقية عالية.en_US
dc.description.callnumbert TK 5103.4835 B927M 2022en_US
dc.description.notesThesis (Ph.D)--International Islamic University Malaysia, 2022.en_US
dc.description.physicaldescriptionxix, 178 leaves : colour illustrations ; 30cm.en_US
item.openairetypeDoctoral Thesis-
item.grantfulltextopen-
item.fulltextWith Fulltext-
item.languageiso639-1en-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.cerifentitytypePublications-
Appears in Collections:KOE Thesis
Files in This Item:
File Description SizeFormat 
t11100384017 AsmaAliHusseinBudalal_24.pdf24 pages file620.81 kBAdobe PDFView/Open
t11100384017 AsmaAliHusseinBudalal_SEC.pdf
  Restricted Access
Full text secured file4.63 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy
Show simple item record

Google ScholarTM

Check


Items in this repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated. Please give due acknowledgement and credits to the original authors and IIUM where applicable. No items shall be used for commercialization purposes except with written consent from the author.