1. JCPEE
  2. Всі випуски
  3. Випуск 8, Номер 1, 2018
  4. Порівняльний аналіз інтерференції, шуму і втрат в мобільних системах зв'язку міліметрового діапазону хвиль

Порівняльний аналіз інтерференції, шуму і втрат в мобільних системах зв'язку міліметрового діапазону хвиль

JCPEE.
2018;
Випуск 8, Номер 1
: с. 18-25
https://doi.org/10.23939/jcpee2018.01.018
Автори:
  1. Яна Кременецька
  2. Сергій Марков
1
Державний університет телекомунікацій
2
Державний університет телекомунікацій

У статті проаналізовано підходи до математичного моделювання мобільних систем в міліметровому діапазоні хвиль. Розглянуто архітектуру мобільної мережі з використанням технології Radio over Fiber (радіо по волокну), яка пропонується для формування і передачі сигналів міліметрового діапазону через волоконно-оптичні лінії. Проаналізовано шуми оптичного гетеродинування, що застосовуються для формування радіосигналів. Проведено математичний аналіз складових енергетичного бюджету радіолінії в міліметровому діапазоні на основі дослідження фундаментальних фізичних аспектів, що впливають на значення шумів, втрат і підсилень сигналу. Проведено порівняльний аналіз показників співвідношеннь сигнал/інтерференція та сигнал/шум. Запропоновано квазіоптичну модель конусоподібного випромінювання антени для розрахунків шумових завад і втрат сигналу в багатопроменевих моделях поширення з урахуванням множинних відображень і дифракцій, а також поглинання в різних середовищах. З проведеного аналізу складових енергетичного бюджету радіолінії в міліметровому діапазоні, слід, що необхідно в моделях покриття мобільних систем враховувати як залежність від інтерференційних завад, так і шуми, пов'язані з методом генерації, випромінювання сигналів, а також враховувати ефекти молекулярного поглинання (повторного випромінювання) в атмосфері і ефекти відображення сигналів в міській забудові.

millimeter wave range
wireless communication
noise regime
directional antennas
інтерференція
radio link energy budget
RoF technology
signal to interference ratio
відношення сигнал/шум
  1. T. S. Rappaport, Y. Xing, G. R. MacCartney, Jr. Molisch, E. Mellios, and J. Zhang, “Overview of millimeter wave commu-nications for fifth-generation (5G) wireless networks”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol.65., pp. 6213-6230, 2017.
  2. H. L. Bertoni, Radio Propagation for Modern Wireless Systems. New Jersey, USA: Prentice Hall PTR, 2000.
  3. V. Petrov, M. Komarov, D. Moltchanov, J. M. Jornet, and Y. Koucheryavy, “Interference and SINR in Millimeter Wave and Terahertz Communication Systems with Blocking and Directional Antennas”, IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 16, no. 3, pp. 1791-1808, 2017.
  4. J. M. Jornet and I. F. Akyildiz, “Channel modeling and capacity analysis for electromagnetic wireless nanonetworks in the terahertz band”, IEEE Trans. Wireless Commun., vol.10, no. 10, pp. 3211-221, 2011.
  5. V. J. Urick, J. D. McKinney and K. J. Williams, Fundamentals of Microwave Photonics. New Jersey, USA: Wiley, 2015.
  6. Y. A. Kremenetskaya, G. S.Felinsky, Y. V. Melnik, E. A. Bondarenko Print.N. Siakavellas, “Features of the Formation of Millimeter and Terahertz Waveforms”, Naukovi Zapysky Ukrayinskoho Naukovo-Doslidnoho Instytutu Zviazku, vol.3, no. 47, pp. 50-63, 2017.
  7. G. Qi, J. Yao, J. Seregelyi, S. Paquet, C. Bеlisle, X. Zhang, K. Wu, and R. Kashyap, “Phase-Noise Analysis of Optically Generated Millimeter-Wave Signals With External Optical Modulation Techniques”, Juornal of Lightwave Technol, no. 24, pp. 4861-4875. 2006.
  8. J. M. Jornet and I. F. Akyildiz, “Femtosecond-long pulse-based modulation for terahertz band communication in nanonetworks,” IEEE Transactions on Communications, vol. 62, no. 5, pp. 1742–1754, 2014/
  9. A. Narayanan, T. V. Sreejith, and R. K. Ganti, “Coverage Analysis in Millimeter Wave Cellular Networks with Reflections,” IEEE Global Communications Conference, pp. 1-6, 2017.
  10. Y. A. Kremenetska, N. V. Gradoboyeva, and S. V. Morozova, “Increase in energy efficiency of millimetres systems by the method of channel gain due to diffraction and reflection”, Telecommunication and information technologies, vol. 33, no. 56, pp. 21-25, 2017.
  11. H. Shokri-Ghadikolaei and C. Fischione, “Millimeter wave ad hoc networks: Noise-limited or interference-limited?” in Proc. IEEE Global Commun. Workshop, pp. 1–7, San Diego, USA, 2015.
  12. S. Niknam, B. Natarajan, and H. Mehrpouyan, “A spatial-spectral interference model for millimeter wave 5G applications,” in Proc. IEEE 86th Vehicular Technology Conference, pp. 1–5, Toronto, Canada, 2017.
  13. R. C. Hansen, Hansen R. C. Phased Array Antennas. 2-nd edition. New Jersey, USA: Wiley-Interscience, 2009.
  14. Y. A. Kremenetskaya, I. O. Lis-kovskiy, and E. R. Zhukova, “Quasi-optical approach to the analysis of the energy model of millimeter wave propagation and antenna characteristics,” in Proc. IEEE International Conference on Antenna Theory and Techniques, pp. 395-398, Ukraine, Kyiv, 2017.
  15. B. Sklar, Digital communications: fundamentals and applications, 2-nd edition. New Jersey, USA: Prentice Hall, 2001.
  16. L. S. Rothman et al., “Hitran: High-resolution transmission molecular absorption database”, https://www.cfa.harvard.edu.
  17. J. Kokkoniemi, J. Lehtomäki, and M. Juntti, “ A discussion on molecular absorption noise in the terahertz band”, Juornal of Nano Communication Networks, vol.8, pp. 35-45, 2010.
  18. J. M. Jornet and I. F. Akyildiz, “Low-weight channel coding for interference mitigation in electromagnetic nanonetworks in the terahertz band”, in Proc. IEEE International Conference on Communications, pp.1-6, Kyoto, Japan, 2011.
  19. H. Zhao et al., “GHz millimeter wave cellular communication measurements for reflection and penetration loss in and around buildings in New York city”, in Proc. IEEE International Conference on Communications, pp. 5163–5167, Budapes, Hungary, 2013.
  20. A. Engelbrecht, Computational intelligence: an introduction. Australia, Sidney: John Wiley & Sons, 2007.
  21. M. Haenggi and R. K. Ganti, “Interference in Large Wireless Networks”, Foundations and Trends® in Networking, vol.473, no 2, pp. 127-248, 2009.
  22. P. Pinto and M. Win Pinto, “Communication in a Poisson field of interfererspart I: interference distribution and error probability”, IEEE Trans. Wireless Commun. vol.9, no 7, pp. 2176–2186, 2010.