Effect of localization error on the performance of location-aided beam-management in 5G and beyond

Millimeter waves are considered to be the next frontier for data transmission in modern 5G and beyond cellular networks. However, these waves attenuate more easily during propagation and are quickly blocked by obstacles. Therefore, a beamforming operation is necessary, using an array of antennas for transmission instead of a single antenna. Beamforming also requires a search procedure between the transmitter and receiver, which is inefficient in current networks and causes delays in transmission. However, external information can be leveraged to speed up the alignment process. For example, the receiver can provide its position via GPS to the transmitter, enabling the latter to know where to direct the next data transmission. Nevertheless, the auxiliary information is inevitably subject to error, which, depending on its impact, can even impede communication. This thesis presents various error models in realistic scenarios and conducts simulations to understand the impact of auxiliary information errors on the entire beamforming procedure.

Le onde millimetriche sono ritenute essere la prossima frontiera per la trasmissione dei dati nelle moderne reti cellulari 5G e oltre. Tali onde però si attenuano più facilmente durante la propagazione e vengono rapidamente bloccate da ostacoli. E' necessario quindi un'operazione di beamforming, utilizzando per la trasmissione un array di antenne anziché una singola antenna. Con il beamforming è anche necessaria una procedura di ricerca tra trasmettitore e ricevitore, tale procedura è inefficiente nelle reti odierne e provoca ritardi nella trasmissione. E' possibile però sfruttare informazioni esterne per velocizzare l'allineamento, ad esempio, il ricevitore può fornire la propria posizione tramite GPS al trasmettitore cosicché quest'ultimo sappia dove indirizzare la successiva trasmissione dati. L'informazione ausiliaria in questione è però inevitabilmente soggetta ad errore che, a seconda del suo impatto, può addirittura impedire la comunicazione. Nel presente lavoro di tesi sono presentati diversi modelli di errore in scenari realistici, sono inoltre effettuate simulazioni per comprendere l'impatto che ha l'errore dell'informazione ausiliaria nell'intera procedura di beamforming.