Статьи

Постановка задач: экспериментальная апробация современных беспроводных телекоммуникационных систем, таких как технология множественного ввода и множественного вывода (MIMO) в стандарте долгосрочного развития (LTE), является актуальной и востребованной в плане использования методов и средств программно-конфигурируемого радио для моделирования и прототипирования системной подвижной радиосвязи и представления. Целью работы является проверка работоспособности режима многоантенной радиосвязи в стандарте LTE с помощью разнесенной передачи двумя антеннами и объединения на приеме двух антенн с использованием программно-конфигурируемого радио. Используемые методы: методы реализации методов разнесенной передачи и приема путем применения ортогонального пространственно-временного блочного кода Аламоути на передатчике в соединении с сочетанием по критерию максимизации отношения сигнала/шума на приемнике. С целью экспериментальной апробации режима MIMO эффективная программная реализация разнесенной передачи и приема в среде MATLAB с использованием программного обеспечения платно-конфигурируемого радио LibreSDR. Результат: в процессе макетирования на приемной стороне были получены экспериментальные оценки передачи канальных коэффициентов для схемы MIMO 2×2, исходя из которых в первом приближении сделаны выводы о пространственной декорреляции двух каналов на передачу и прием в лабораторных условиях. Элементом новизны работы является постановка эксперимента и анализ результатов по особенностям действующего режима MIMO стандарта LTE в лабораторных условиях с использованием платно программно-конфигурируемого радио LibreSDR. Теоретическая/практическая инновационность: экспериментальная апробация специфицированного стандарта режима LTE MIMO обеспечение программно-конфигурируемого радио в лабораторных условиях, возможность обеспечения и лидерство проведения таких исследований с реальными сигналами операторских базовых методов на платформе LibreSDR.

Актуальность. Настоящая работа является второй частью цикла, посвященного исследованию комплекса моделей позиционирования в сетях шестого поколения терагерцового диапазона, и решает задачи систематизации алгоритмов и оценки точности определения местоположения пользовательского устройства в зависимости от конфигурации и размерности антенной решетки на базовой станции.

Цель. В рамках обозначенной в первой части цикла научной проблемы поиска средств достижения дециметровой точности оценок координат, выполненный в настоящем исследовании анализ моделей оценки точности, обзор алгоритмов и путей их оптимизации, а также численный эксперимент служит цели обоснования используемой конфигурации и размерности антенной решетки на базовой станции. Методом исследования является аналитический обзор состояния проблемы по актуальным научным публикациям, концептуальное моделирование, категориальный подход, экспертное комбинирование, сопоставительный анализ, формализация, математическое и имитационное моделирование.

Решение / результаты. Приводятся модели оценки точности позиционирования в сетях 6G терагерцового диапазона, формализуется взаимосвязь первичных измерений и оценок координат для многопозиционного и однопозиционного определения местоположения в ближней и дальней зоне. Выполняется обзор алгоритмов геометрического определения местоположения и позиционирования с обучением для случаев одноэтапной и двухэтапной обработки; анализируется специфика реализации алгоритмов одновременного отслеживания и построения карты. Приводится анализ особенностей оптимизации алгоритмов в режимах оффлайн и онлайн. Средствами имитационного моделирования выполняется оценка точности для сценария территориального распределения с прямой видимостью с идеальной синхронизацией.

Новизна. Средствами имитационного моделирования научно обосновано достижение дециметровой точности оценок координат и ориентации в 1° в терагерцовом диапазоне для модели дальней зоны при использовании полосы 1 ГГц и составного массива антенной решетки из более чем полутысячи элементов.

Теоретическая значимость заключается в установлении зависимости точности оценок координат и ориентации устройства от конфигурации и размерности антенной решетки на базовой станции.

Практическая значимость разработанной имитационной модели заключается в численном обосновании пределов точности позиционирования устройства в сетях шестого поколения в зависимости от используемой на базовой станции антенной решетки для заданного сценария.