sibsutisВестник СибГУТИThe Herald of the Siberian State University of Telecommunications and Information Science1998-6920СибГУТИ10.55648/1998-6920-2022-16-4-10-26sibsutis-127Research ArticleСтатьиОценка допустимого углового разноса устройств для сценария диаграммообразования в сверхплотных сетях радиодоступа миллиметрового диапазонаEstimation of Permissible Angular Separation of Devices for the Beamforming Scenario in Ultra-Dense Millimeter-Wave Radio Access NetworksГришинИ. В.GrishinI.

 Гришин Илья Владимирович, к.т.н., доцент кафедры сетей связи и передачи данных

193232, Санкт-Петербург, пр. Большевиков д.22, к.1

тел. +7 (812) 305-12-74

 

SPIN-код: 1303-6987

 Ilya Grishin,Candidate of Engineering Sciences, The Bonch-Bruevich

Saint-Petersburg

i.v.grischin@mail.ruФокинГ. А.FokinG.

 Фокин Григорий Алексеевич, д.т.н., доцент, профессор кафедры радиосвязи и вещания

193232, Санкт-Петербург, пр. Большевиков д.22, к.1

тел. +7 (812) 305-12-68

SPIN-код: 4922-4442

 Grigoriy Fokin, Doctor of Engineering Sciences, Associate Professor, The Bonch-Bruevich

Saint-Petersburg

grihafokin@gmail.comФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича"РоссияSaint Petersburg State University of Telecommunications (SPbSUT)Russian Federation2022251120221641026Copyright © Гришин И.В., Фокин Г.А., 20232023Гришин И.В., Фокин Г.А.Grishin I., Fokin G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsutis.ru/jour/article/view/127

Данная работа посвящена оцениванию допустимого углового разноса между устройствами, работающими в сверхплотных сетях радиодоступа в миллиметровом диапазоне частот, для последующего формирования антенной решеткой базовой станции трёхмерной диаграммы направленности с оптимальными характеристиками. Содержание настоящей работы можно разделить на две части. В первой части настоящей работы приводится математическая формализация оценки количества источников радиоизлучения и их угловых координат. На основе представленной математической модели и разработанной программы имитационного моделирования во второй части работы выполняется исследование и установление точностных характеристик углового разноса устройств в зависимости от помех в сценарии диаграммообразования сверхплотных сетей радиодоступа при использовании устройствами алгоритма комбинированного измерения азимута и угла места

This study is devoted to estimating the allowable angular separation between devices operating in ultra-dense radio access networks in the millimeter frequency range, for the subsequent formation of a three-dimensional radiation pattern with optimal characteristics by the base station antenna array. The content of this work can be divided into two parts. In the first part of this work, a mathematical formalization of the number of radio emission sources estimation and their angular coordinates is given. Based on the presented mathematical model and the developed simulation program, in the second part of the work, the study and determination of the accuracy characteristics of the angular separation of devices depending on interference in the scenario of diagram formation of ultra-dense radio access networks when devices use the combined azimuth and elevation measurement algorithm are carried out.

алгоритм множественной классификации сигналовпространственный спектр сигналаразнос угловых координатmultiple signal classification algorithmazimuthelevation anglespatial signal spectrumuniform rectangular arrayangular coordinate spacing.Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 22-29-00528), https://rscf.ru/project/22-29-00528/This research is supported by the Russian Science Foundation Grant No. 22-29-00528, https://rscf.ru/project/22-29-00528/ReferencesДорожная карта развития «сквозной» цифровой технологии «Технологии беспроводной связи» [Электронный ресурс] // Официальный интернет-ресурс Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации: [сайт]. [2019]. URL: https://digital.gov.ru/uploaded/files/07102019tbs.pdf (дата обращения: 29.06.2022)Roadmap for the development of "end-to-end" digital technology "Wireless Communication Technologies" [Electronic resource] // Official Internet resource of the Ministry of Digital Development, Communications and Mass Media of the Russian Federation: [website]. [2019]. URL: https://digital.gov.ru/uploaded/files/07102019tbs.pdf (date of access: 06/29/2022)Петров В.П., Якушев И.Ю. Современные технологии в системе MIMO // Вестник Сиб-ГУТИ. 2019. № 2. С. 94-108.Petrov V.P., Yakushev I.Yu. Modern technologies in the MIMO system // Vestnik Sib-GUTI. 2019. No. 2. S. 94-108.Калачиков А.А., Безгодкин Р.О., Петров И.А., Винников А.А. Исследование модели канала связи MIMO на основе открытого пакета моделирования // Вестник СибГУТИ. 2021. № 4 (56). С. 43-55.Kalachikov A.A., Bezgodkin R.O., Petrov I.A., Vinnikov A.A. Study of a MIMO communication channel model based on an open modeling package. Vestnik SibGUTI. 2021. No. 4 (56). pp. 43-55.Фокин Г.А. Процедуры выравнивания лучей устройств 5G NR // Электросвязь. 2022. № 2. С 26-31.Fokin G.A. Beam alignment procedures for 5G NR devices // Electrosvyaz. 2022. No. 2. From 26-31.Фокин Г.А. Модели управления лучом в сетях 5G NR. Часть 1. Выравнивание лучей при установлении соединения // Первая Миля. 2022. № 1. С. 42-49.Fokin G.A. Beam Steering Models in 5G NR Networks. Part 1. Alignment of beams when establishing a connection // First Mile. 2022. No. 1. S. 42-49.Фокин Г.А. Программный модуль выравнивания лучей устройств с диаграммообразова-нием стандарта 5G NR в режиме начального установления соединения. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021680125, 07.12.2021. Заявка № 2021669194 от 26.11.2021.Fokin G.A. Beam alignment software module for 5G NR beamforming devices in initial connection establishment mode. Certificate of state registration of the computer program No. 2021680125, 07.12.2021. Application No. 2021669194 dated 11/26/2021.Фокин Г.А. Модели управления лучом в сетях 5G NR. Часть 1. Выравнивание лучей при ведении радиосвязи // Первая Миля. 2022. № 3. С. 62-69.Fokin G.A. Beam Steering Models in 5G NR Networks. Part 1. Alignment of beams in radio communications // First Mile. 2022. No. 3. S. 62-69.Фокин Г.А. Программный модуль выравнивания лучей устройств с диаграммообразова-нием стандарта 5G NR в режиме ведения радиосвязи. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021680159 , 07.12.2021. Заявка № 2021669201 от 26.11.2021.Fokin G.A. Beam alignment software module for 5G NR beamforming devices in radio communication mode. Certificate of state registration of the computer program No. 2021680159, 07.12.2021. Application No. 2021669201 dated 11/26/2021.Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решётках. М. : Радио и связь, 2003. 200 с.Ratynsky M.V. Adaptation and superresolution in antenna arrays. M. : Radio and communication, 2003. 200 p.OnQ Blog. Our 5G vision is closer to reality than ever [Электронный ресурс]. URL: https://www.qualcomm.com/news/onq/2018/02/our-5g-vision-closer-reality-ever (дата обращения: 29.06.2022).OnQ Blog. Our 5G vision is closer to reality than ever [Electronic resource]. URL: https://www.qualcomm.com/news/onq/2018/02/our-5g-vision-closer-reality-ever (accessed 29/06/2022).Qualcomm QTM527 mmWave antenna module [Электронный ресурс]. URL:. https://www.qualcomm.com/products/qtm527-mmwave-antenna-module (дата обращения: 29.06.2022).Qualcomm QTM527 mmWave antenna module [Electronic resource]. URL:. https://www.qualcomm.com/products/qtm527-mmwave-antenna-module (accessed 06/29/2022).Qualcomm Snapdragon X65 5G Modem-RF System [Электронный ресурс]. URL:. https://www.qualcomm.com/products/snapdragon-x65-5g-modem-rf-system (дата обращения: 29.06.2022).Qualcomm Snapdragon X65 5G Modem-RF System [Electronic resource]. URL:. https://www.qualcomm.com/products/snapdragon-x65-5g-modem-rf-system (accessed 06/29/2022).Akdeniz M., Liu Y., Samimi M., Sun S., Rangan S., Rappaport T., and Erkip E. Millimeter wave channel modeling and cellular capacity evaluation // IEEE Journal on Selected Areas in Com-munications. 2014, vol. 32, no. 6, pp. 1164–1179.Akdeniz M., Liu Y., Samimi M., Sun S., Rangan S., Rappaport T., and Erkip E. Millimeter wave channel modeling and cellular capacity evaluation // IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 2014, vol. 32, no. 6, pp. 1164–1179.Abu-Shaban Z., Zhou X., Abhayapala T., Seco-Granados G. and Wymeersch H. Error Bounds for Uplink and Downlink 3D Localization in 5G Millimeter Wave Systems// IEEE Transactions on Wireless Communications. 2018, vol. 17, no. 8, pp. 4939-4954Abu-Shaban Z., Zhou X., Abhayapala T., Seco-Granados G. and Wymeersch H. Error Bounds for Uplink and Downlink 3D Localization in 5G Millimeter Wave Systems// IEEE Transactions on Wireless Communications. 2018, vol. 17, no. 8, pp. 4939-49543GPP TR 38.901 V16.1.0 Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz. Re-lease 16. dec. 2019GPP TR 38.901 V16.1.0 Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz. Re-lease 16. dec. 20193GPP TS 38.101-2 V17.5.0 User Equipment (UE) radio transmission and reception; Part 2: Range 2 Standalone, march 2022.GPP TS 38.101-2 V17.5.0 User Equipment (UE) radio transmission and reception; Part 2: Range 2 Standalone, march 2022.Zhang X., Xu L., Xu L. and Xu D., Direction of Departure (DOD) and Direction of Arrival (DOA) Estimation in MIMO Radar with Reduced-Dimension MUSIC // IEEE Communications Letters. 2010, vol. 14, no. 12, pp. 1161-1163Zhang X., Xu L., Xu L. and Xu D., Direction of Departure (DOD) and Direction of Arrival (DOA) Estimation in MIMO Radar with Reduced-Dimension MUSIC // IEEE Communications Letters. 2010, vol. 14, no. 12, pp. 1161-11633GPP TS 22.261 V17.3.0. Service requirements for the 5G system, Stage 1. 2020.GPP TS 22.261 V17.3.0. Service requirements for the 5G system, Stage 1. 2020.Теоретические и физические основы радиолокации и специального мониторинга: учеб-ник / Фомин А.Н., Тяпкин В.Н., Дммитриев Д.Д.; под ред. Ищук И.Н. - Краснояр.:СФУ, 2016. 292 с.Theoretical and physical foundations of radar and special monitoring: textbook / Fomin A.N., Tyapkin V.N., Dmmitriev D.D.; ed. Ischuk I.N. - Krasnoyarsk: SFU, 2016. 292 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.