Оценка пропускной способности систем связи миллиметрового диапазона длин волн пятого поколения

Телекоммуникационные системы и компьютерные сети
Авторы:
Мальцев Александр Александрович Пудеев Андрей Вячеславович Болховская Олеся Викторовна Болотин Илья Александрович
Аннотация:

Новый стандарт Wi-Fi миллиметрового диапазона IEEE 802.11ay предполагается применять для высокоскоростной передачи данных как внутри, так и вне помещений, включая связь пользователей с точками доступа (малыми базовыми станциями) и радиорелейную связь между базовыми станциями с дальностью действия до нескольких сотен метров. Кроме того, ожидается, что системы сотовой связи 5G будут использовать гетерогенную архитектуру, в которой малые соты (радиусом порядка 50 м) обслуживают пользователей в миллиметровом диапазоне длин волн и перекрываются с обычными большими макросотами, работающими в диапазоне ниже 6 ГГц. Новые приложения систем связи миллиметрового диапазона длин волн требуют использования антенных решеток с большим числом элементов и многопотоковой передачи данных с алгоритмами формирования диаграмм направленности, нацеленными не только на максимизацию качества отдельной линии связи, но и на оптимизацию пропускной способности в целом во всей области развертывания. В статье дана оценка пропускных способностей систем связи миллиметрового диапазона для основных сценариев их развертывания, предусмотренных стандартом IEEE 802.11ay («открытое пространство», «узкая улица», «лобби отеля»). Проведен сравнительный анализ эффективности использования на базовых станциях (точках доступа) различных техник выполнения больших антенных решеток для реализации одновременной многопотоковой передачи данных многим пользователям. Разработаны совместные алгоритмы формирования диаграмм направленности и планирования передачи данных многим пользователям. Для оценки эффективности различных архитектур антенн использовано моделирование на системном уровне. Предположено, что базовая станция малой соты использует технологию радиосвязи с параметрами физического уровня, аналогичными стандарту IEEE 802.11ay. Предлагаемые архитектуры антенных решеток и разработанные алгоритмы могут найти практическое применение в системах связи миллиметрового диапазона Wi-Fi и 5G NR.