Статья

Название статьи ПОВЫШЕНИЕ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ КАНАЛА В БЕСПРОВОДНЫХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ ПЯТОГО ПОКОЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ МАССИВ-MIMO
Автор Х.Е.А. Махьюб, Н.Н. Кисель, С.Г. Грищенко
Рубрика РАЗДЕЛ II. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И УСТРОЙСТВ
Месяц, год 11, 2015
Индекс УДК 629.7.028.6
DOI
Аннотация Рассмотрена модель канала связи с учетом неидеальности генераторного оборудования, использующая систему массив-MIMO для базовых станций и малогабаритную антенну в оборудовании пользователя. Выполнено исследование модели канала системы массив-MIMO с неидеальным оборудованием базовой станций и абонентского устройства для системы связи 5-го поколения и проанализированы пропускная способность и точность оценки канала систем массив-MIMO с неидеальным оборудованием базовой станций и абонентского устройства с использованием пакета MatLab. Используемая модель канала связи учитывает искажения оборудования на каждой антенне с помощью аддитивного искажающего шума, пропорционального мощности сигнала в этой антенне. Исходными данными для анализа спектральной эффективности канала связи являются: количество антенн на базовой станции, уровни искажения оборудования базовой станции и абонентского устройства, коэффициент корреляции между соседними антеннами, соотношение сигнал/шум, длительность пилот-сигнала, время моделирования и шаг по времени и мощности передатчика. Проведенный анализ показал, что использование системы массив-MIMO в беспроводных сетях 5-го поколения позволяет достичь относительно высокую спектральную эффективность и эффективность энергопотребления. Показано, что искажения параметров и характеристик оборудования влияют на точность оценки канала и ограничивают пропускную способность каждого абонентского устройства по восходящей и нисходящей линии связи При увеличении количества антенн базовой станции можно снизить требования к качеству оборудования базовой станции. Искажения в оборудовании абонентских устройств ограничивает пропускную способность канала при увеличении количества антенн N базовых станций.

Скачать в PDF

Ключевые слова Канал связи; МIMO-системы; базовая станция.
Библиографический список 1. Wikimedia. 5G. – Режим доступа: http://en.wikipedia.org/wiki/5G.
2. 5G radio access // Ericsson White paper. – July 2013.
3. Скрынников В.Г. Будущий облик 5G // Электросвязь. – 2013. – № 10.
4. Панычев А.И. Анализ распространения сигналов MIMO-системы в условиях ограниченного пространства // Рассеяние электромагнитных волн: Межвед. сб. науч.-техн. статей. Вып. 16. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010. – С. 5-12.
5. Панычев А.И. Трассировка многолучевого распространения радиоволн внутри зданий // Вопросы специальной радиоэлектроники. Серия «Общие вопросы радиоэлектроники (ОВР)». Научн.-техн. сборник. Вып. 1. – М.–Таганрог, 2012. – С. 182-187.
6. Панычев А.И. Алгоритм трехмерной трассировки радиоволн локальной беспроводной сети // Известия ЮФУ. Технические науки. –2012. – № 11 (136). – С. 31-41.
7. Панычев А.И., Дубинская И.В. Синтез лучевой траектории проникновения сигналов WLAN в смежные помещения // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2013. – № 5 (142). – С. 116-122.
8. Панычев А.И. Учет поляризационных эффектов в канале системы WLAN // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2013. – № 5 (142). – С. 215-220.
9. Панычев А.И., Дубинская И.В. Анализ интенсивности сигналов локальной беспроводной сети связи в смежных помещениях // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2013. – № 11 (148). – С. 44-50.
10. Панычев А.И. Трехмерное моделирование зоны радиопокрытия WLAN в помещении // Техника радиосвязи: Научно-технический сборник. – 2014. – Вып. 2 (22). – С. 23-32.
11. Панычев А.И. Учёт поляризационных эффектов в канальной матрице локальной MIMO-системы // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2014. – № 11 (160). – С. 86-93.
12. Панычев А.И., Ваганова А.А. Three-dimensional Tracing of WLAN Signals Between Rooms // 25-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2015). Севастополь, 6-12 сентября 2015 г.: Материалы конф. в 2 т. – Севастополь, 2015. – Т. 1. – С. 211-212.
13. Rusek F., Persson D., Lau B., E. Larsson, Marzetta T., Edfors O., Ufvesson F. Scaling up MIMO: Opportunities and challenges with very large arrays // IEEE Signal Process. – 2013. – Vol. 30, No. 1. – P. 40-60.
14. Bjornson E., Hoydis J., Kountouris M. Massive MIMO systems with non-ideal hardware: energy efficiency, estimation, and capacity limits // IEEE journal on Selected Areas in Communications. – 2014. – No. 9.
15. Studer C., Wenk M., and Burg A. MIMO transmission with residual transmit-RF impairments // in Proc. ITG IEEE Workshop on Smart Antennas (WSA), 2010.
16. Wenk M. MIMO-OFDM Testbed: Challenges, Implementations, and Measurement Results, ser. Series in microelectronics. Hartung-Gorre, 2010.
17. Holma and A. Toskala. LTE for UMTS: Evolution to LTE-Advanced, 2nd ed. Wiley, 2011.
18. Hassibi B., Hochwald B. How much training is needed in multiple antenna wireless links? // IEEE Trans. Inf. Theory. – 2003. – Vol. 49, No. 4. – P. 951–963.
19. Couillet R., Debbah M. Random matrix methods for wireless communications. Cambridge University Press, 2011.
20. Ngo H., Larsson E., Marzetta T. Energy and spectral efficiency of very large multiuser MIMO systems // IEEE Trans. Commun. – 2013. – Vol. 61, No. 4. – P. 1436-1449.
21. Jose J., Ashikhmin A., Marzetta T., Vishwanath S. Pilot contamination and precoding in multicell TDD systems // IEEE Trans.Commun. – 2011. – Vol. 10, No. 8. – P. 2640-2651.
22. Хамед М., Кисель Н.Н. Моделирование характеристик микрополосковой антенной решетки S-диапазона // Сборник научных трудов по итогам Международной научно-практической конференции «Новые технологии и проблемы технических наук». Инновационный центр развития образования и науки. г. Красноярск, 2014. – С. 121-124.
23. Hoydis J., Ten Brink S., Debbah M. Massive MIMO in the UL/DL of cellular networks: How many antennas do we need? // IEEE J. Sel. Areas Commun. – 2013. – Vol. 31, No. 2. – P. 160-171.
24. Pitarokoilis A., Mohammed S., Larsson E. Uplink performance of time-reversal MRC in massive MIMO systems subject to phase noise // IEEE Trans. Wireless Commun., submitted.
25. Bjornson E., Kountouris M., Debbah M. Massive MIMO and small cells: Improving energy efficiency by optimal soft-cell coordination // in Proc. Int. Conf. Telecommun. (ICT), 2013.
26. Zhang W. A general framework for transmission with transceiver distortion and some applications // IEEE Trans. Commun. – 2012. – Vol. 60, No. 2. – P. 384-399.
27. Huh H., Caire G., Papadopoulos H., Ramprashad S. Achieving “massive MIMO” spectral efficiency with a not-so-large number of antennas // IEEE Trans. Wireless Commun. – 2012. – Vol. 11, No. 9. – P. 3226-3239.
28. Кисель Н.Н., Грищенко С.Г., Дерачиц Д.С. Исследование низкопрофильных конформных микрополосковых антенн // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 3 (164). – С. 240-248.

Comments are closed.