sibsutisВестник СибГУТИThe Herald of the Siberian State University of Telecommunications and Information Science1998-6920СибГУТИ10.55648/1998-6920-2024-18-1-91-108sibsutis-841Research ArticleСтатьиОценка влияния процедуры пространственного сглаживания корреляционной матрицы на эффективность метода 2D-MUSICEvaluation of the Influence of the Spatial Smoothing Procedure of the Correlation Matrix on the Efficiency of the 2D-MUSIC Methodhttps://orcid.org/0000-0002-5358-1895ФокинГ. А.FokinG. A.

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

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

Grigoriy А. Fokin, Dr. of Sci. (Engineering), Professor of the Department of Radioreception and Broadcasting

193232, Saint-Petersburg, Bolshevikov Ave. 22

fokin.ga@sut.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2161-731XГришинИ. В.GrishinI. V.

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

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

Ilya V. Grishin, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor of the Department of Communication Networks and Data Transmission

193232, Saint-Petersburg, Bolshevikov Ave. 22

grishin.iv@sut.ruСанкт-Петербургский унив. телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича (СПбГУТ)РоссияThe Bonch-Bruevich Saint Petersburg State University of Telecommunications (SPbSUT)Russian Federation20241712202318191108Copyright © Фокин Г.А., Гришин И.В., 20242024Фокин Г.А., Гришин И.В.Fokin G.A., Grishin I.V.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/841

Возникновение корреляционных связей между радиосигналами, поступающими на антенную решётку базовой станции, снижает эффективность подпространственных методов позиционирования пользовательских устройств в беспроводных сетях связи. С целью декорреляции источников излучения может быть применён алгоритм пространственного сглаживания, заключающийся в разбиении антенной решётки базовой станции на подрешётки и последующем усреднении полученных для данных подрешёток матриц корреляции сигнала. В данной работе исследуется влияние различных способов разбиения плоской эквидистантной антенной решетки на подрешётки на рабочие характеристики метода множественной классификации сигналов 2D-MUSIC в сценарии сверхплотных сетей, работающих в диапазоне FR2.

The occurrence of correlations between radio signals arriving at the antenna array of the base station reduces the effectiveness of subspace methods for positioning user devices in wireless communication networks. For the purpose of radiation sources decorrelation, a spatial smoothing algorithm can be applied dividing the base station antenna array into sub-arrays and then averaging the signal correlation matrices obtained for these sub-arrays. In this paper, we investigate the impact of various ways of dividing a flat equidistant antenna array into subarrays on the performance of the 2D-MUSIC multiple signal classification method in the scenario of ultra-dense networks operating in the FR2 band.

 

алгоритм множественной классификации сигналовазимутугол местапространственный спектр сигналапространственное сглаживаниеalgorithm for multiple signal classificationazimuthelevation anglespatial signal spectrumspatial smoothingИсследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 22-29-00528). https://rscf.ru/project/22-29-00528/ReferencesDuong Trung Q. et al. Ultra-Dense Networks for 5G and Beyond: Modelling, Analysis, and Applications. 1st ed. Wiley, 2019. ISBN: 1-119-47372-1.Duong Trung Q. et al. Ultra-Dense Networks for 5G and Beyond: Modelling, Analysis, and Applications. 1st ed., Wiley, 2019.Gross F. B. Smart antennas for wireless communications with MATLAB. McGraw Hills, 2005. 288 p.Gross F.B. Smart antennas for wireless communications with MATLAB. McGraw Hills, 2005. 288 p.Григорьев В. А., Щесняк С. С., Гулюшин В. Л., Распаев Ю. А., Лагутенко О. И., Щесняк А. С. Адаптивные антенные решетки: учебное пособие в 2-х частях. Часть 1. Санкт-Петербург: Университет ИТМО, 2016. 179 с.Grigor'ev V. A., Shchesnyak S. S., Gulyushin V. L., Raspaev Yu. A., Lagutenko O. I., Shchesnyak A. S. Adaptivnye antennye reshetki. Chast' 1 [Adaptive antenna arrays. Part 1]. Saint Petersburg, ITMO University, 2016. 179 p.Григорьев В. А., Щесняк С. С., Гулюшин В. Л., Распаев Ю. А., Хворов И. А., Щесняк А. С. Адаптивные антенные решетки: учебное пособие в 2-х частях. Часть 2. Санкт-Петербург: Университет ИТМО, 2016. 118 с.Grigor'ev V. A., Shchesnyak S. S., Gulyushin V. L., Raspaev Yu. A., Khvorov I. A., Shchesnyak A. S. Adaptivnye antennye reshetki. Chast' 1 [Adaptive antenna arrays. Part 1]. Saint Petersburg, ITMO University, 2016. 118 p.Фокин Г. А. Моделирование сверхплотных сетей радиодоступа 5G с диаграммообразованием // T-Comm-Телекоммуникации и Транспорт. 2021. Т. 15, № 5. С. 4–21.Fokin G. A. Modelirovanie sverkhplotnykh setei radiodostupa 5G s diagrammoobrazovaniem [Modeling of ultra-dense 5G radio access networks with beamforming]. T-Comm-Telekommunikatsii i Transport, 2021, vol. 15, no. 5, pp. 4-21.Фокин Г. А. Модели диаграммообразования в сверхплотных сетях радиодоступа 5G. Часть 1. Оценка помех // Первая миля. 2021. № 3 (95). С. 66–73.Fokin G. A. Modeli diagrammoobrazovanija v sverhplotnyh setjah radiodostupa 5G. Chast' 1. Ocenka pomeh [Diagram formation models in ultra-dense 5G radio access networks. Part 1. Evaluation of interference]. Pervaja milja, 2021, no. 3 (95), pp. 66-73.Фокин Г. А. Модели диаграммообразования в сверхплотных сетях радиодоступа 5G. Часть 2. Оценка разноса устройств // Первая миля. 2021. № 4 (96). С. 66–73.Fokin G. A. Modeli diagrammoobrazovanija v sverhplotnyh setjah radiodostupa 5G. Chast' 2. Ocenka raznosa ustrojstv [Diagram formation models in ultra-dense 5G radio access networks. Part 2. Evaluation of device spacing]. Pervaja milja, 2021, no. 4 (96), pp. 66-73.Фокин Г. А. Процедуры выравнивания лучей устройств 5G NR // Электросвязь. 2022. № 2. С. 26–31.Fokin G. A. Procedury vyravnivanija luchej ustrojstv 5G NR [Beam alignment procedures for 5G NR devices]. Jelektrosvjaz', 2022, no. 2, pp. 26-31.Фокин Г. А. Модели управления лучом в сетях 5G NR. Часть 1. Выравнивание лучей при установлении соединения // Первая миля. 2022. № 1 (101). С. 42–49.Fokin G. A. Modeli upravlenija luchom v setjah 5G NR. Chast' 1. Vyravnivanie luchej pri ustanovlenii soedinenija [Beam Steering Models in 5G NR Networks. Part 1. Alignment of beams when establishing a connection]. Pervaja milja, 2022, no. 1 (101), pp. 42-49.Фокин Г. А. Модели управления лучом в сетях 5G NR. Часть 2. Выравнивание лучей при ведении радиосвязи // Первая миля. 2022. № 3 (103). С. 62–69.Fokin G. Modeli upravlenija luchom v setjah 5G NR. Chast' 2. Vyravnivanie luchej pri vede-nii radiosvjazi [Beam control models in 5G NR networks. Part 2. Alignment of beams in radio communications]. Pervaja milja, 2022, no. 3 (103), pp. 62-69.Молчанов Д. А. Разработка подходов, методов исследования и моделей обеспечения показателей качества обслуживания в беспроводных сетях пятого поколения: специальность 05.12.13 «Системы, сети и устройства телекоммуникаций»: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Молчанов Дмитрий Александрович; Российский университет дружбы народов. Санкт-Петербург, 2020. 315 с.Molchanov D. A. Razrabotka podhodov, metodov issledovanija i modelej obespechenija pokazatelej kachestva obsluzhivanija v besprovodnyh setjah pjatogo pokolenija [Development of approaches, research methods and models for ensuring quality of service indicators in wireless networks of the fifth generation]. Doctor’s degree dissertation, Saint Petersburg, 2020, 315 p.Многолучевое распространение и параметризация его характеристик: рекомендация МСЭ-R P.1407-6: https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.1407-8-202109-I!!PDF-R.pdf (дата обращения: 12.07.2023).Mnogoluchevoe rasprostranenie i parametrizacija ego harakteristik: rekomendacija MSJe-R P.1407-6 [Recommendation ITU-R P.1407-8: Multipath propagation and parameterization of its characteristics], available at: https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.1407-8-202109-I!!PDF-R.pdf (accessed 12.07.2023).Van Trees H. L. Optimum Array Processing: Part IV of Detection, Estimation, and Modulation Theory. Wiley 2002. ISBN 978-0-47109390-9.Van Trees H. L. Optimum Array Processing: Part IV of Detection, Estimation, and Modulation Theory. Wiley, 2002.Chen Zh., Gokeda G., Yu Y. Introduction to Direction-of-Arrival Estimation. Artech, 2010. ISBN: 9781596930896.Chen Zh., Gokeda G., Yu Y. Introduction to Direction-of-Arrival Estimation. Artech, 2010.3GPP TR 38.901 V16.1.0 Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz. Release 16. Dec. 2019.3GPP TR 38.901 V16.1.0 Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz. Release 16. Dec, 2019.Ратынский М. В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решётках. М.: Радио и связь, 2003. 200 с.Ratynskij M. V. Adaptacija i sverhrazreshenie v antennyh reshjotkah [Adaptation and Super Resolution in Antenna Arrays]. Moscow, Radio i svjaz', 2003. 200 p.

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