Last MileLast MileПервая миля2070-8963Technosphera JSC63306310.22184/2070-8963.2024.119.3.34.41WIRELESS COMMUNICATIONБЕСПРОВОДНАЯ СВЯЗЬResearch ArticleModels of spatial selection with diagramming based on positioning in 5G networks Part 1. Beamforming controlМодели пространственной селекции с диаграммообразованием на основе позиционирования в сетях 5G Часть 1. Управление формой лучаFokinG. A.ФокинГ. А.
Russian Federation

д.т.н., проф.

grihafokin@gmail.comVolgushevD. B.ВолгушевД. Б.
Russian Federation

исполнитель работ по гранту РНФ

d.volgushev@yandex.ruSinilnikovA. M.СинильниковА. М.
Russian Federation

к.т.н., главный инженер НТЦ Спутниковых систем связи, радиомониторинга и вещания

sinilam01@gmail.comСПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-БруевичаФГБУ НИИР, Санкт-Петербургский филиал "ЛОНИИР"01062024119334410106202401062024Copyright ©; 2024, Fokin G.A., Volgushev D.B., Sinilnikov A.M.Copyright ©; 2024, Фокин Г.А., Волгушев Д.Б., Синильников А.М.2024Fokin G.A., Volgushev D.B., Sinilnikov A.M.Фокин Г.А., Волгушев Д.Б., Синильников А.М.https://journals.eco-vector.com/2070-8963/article/view/633063

The present work opens the cycle of researches devoted to spatial selection of devices of ultra-dense radio access networks at diagramming on the basis of positioning. In the first part of the study, the problem of modelling the location-based beamforming control procedures is considered. The simulation modelling resultsallow to scientifically justify the requirements to the dimensionality of antenna arrays on base stations at the given error of mobile devices coordinates estimations.

Настоящая работа открывает цикл исследований, посвященный пространственной селекции устройств сверхплотных сетей радиодоступа при диаграммообразовании на основе позиционирования. В первой части исследования решается задача моделирования процедур управления формой луча по местоположению. Результаты имитационного моделирования позволяют научно обосновать требования к размерности антенных решеток на базовых станциях при заданной погрешности оценок координат подвижных устройств.

antenna arraysgNB base stationspattern formationnarrowband radio linksbeamformingbeam controlCSI channelultra-dense radio access networkантенные решеткибазовые станции gNBдиаграммообразованиеузконаправленные радиолинииуправление лучомканал CSIсверхплотная сеть радиодоступаThe research was carried out with the financial support of the Russian Science Foundation (grant No. 22-29-00528). https://rscf.ru/project/22-29-00528/Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 22-29-00528). https://rscf.ru/project/22-29-00528/Dreifuerst R.M., Heath R.W. Massive MIMO in 5G: How Beamforming, Codebooks, and Feedback Enable Larger Arrays // IEEE Communications Magazine. 2023. Vol. 61. Iss. 12. PP. 18–23.Colpaert A., De Bast S., Beerten R., Guevara A.P., Cui Z., Pollin S. Massive MIMO Channel Measurement Data Set for Localization and Communication // IEEE Communications Magazine. 2023. Vol. 61. Iss. 9. PP. 114–120.Wesemann S., Du J., Viswanathan H. Energy Efficient Extreme MIMO: Design Goals and Directions // IEEE Communications Magazine. 2023. Vol. 61. Iss. 10. PP. 132–138.Li M., Yuan Z., Lyu Y., Kyösti P., Zhang J., Fan W. Gigantic MIMO Channel Characterization: Challenges and Enabling Solutions // IEEE Communications Magazine. 2023. Vol. 61. Iss. 10. PP. 140–146.Wu K., Zhang J.A., Huang X., Heath R.W., Guo Y.J. Green Joint Communications and Sensing Employing Analog Multi-Beam Antenna Arrays // IEEE Communications Magazine. 2023. Vol. 61. Iss. 7. PP. 172–178.Zhang H., Shlezinger N., Guidi F., Dardari D., Eldar Y.C. 6G Wireless Communications: From Far-Field Beam Steering to Near-Field Beam Focusing // IEEE Communications Magazine. 2023. Vol. 61. Iss. 4. PP. 72–77.Schwarz S., Pratschner S. Multiple Antenna Systems in Mobile 6G: Directional Channels and Robust Signal Processing // IEEE Communications Magazine. 2023. Vol. 61. Iss. 4. PP. 64–70.Heng Y. et al. Six Key Challenges for Beam Management in 5.5G and 6G Systems // IEEE Communications Magazine. 2021. Vol. 59. Iss. 7. PP. 74–79.Bang J., Chung H., Hong J., Seo H., Choi J., Kim S. Millimeter-Wave Communications: Recent Developments and Challenges of Hardware and Beam Management Algorithms // IEEE Communications Magazine. 2021. Vol. 59. Iss. 8. PP. 86–92.Mavromatis I., Tassi A., Piechocki R.J., Nix A. Beam alignment for millimetre wave links with motion prediction of Autonomous Vehicles // Antennas, Propagation & RF Technology for Transport and Autonomous Platforms 2017 (Birmingham, 02-02 February 2017). IET, 2017. PP. 1–8.Bechta K., Kelner J.M., Ziółkowski C., Nowosielski L. Inter-Beam Co-Channel Downlink and Uplink Interference for 5G New Radio in mm-Wave Bands // Sensors. 2021. Vol. 21. Iss. 3. P. 793.Bechta K., Ziółkowski C., Kelner J.M., Nowosielski L. Modeling of Downlink Interference in Massive MIMO 5G Macro-Cell // Sensors. 2021. Vol. 21. Iss. 2. P. 597.Garcia N., Wymeersch H., Ström E.G. and Slock D. Location-aided mm-wave channel estimation for vehicular communication // 2016 IEEE 17th International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC) (Edinburgh, UK, 03-06 July 2016). IEEE, 2016. PP. 1–5.Фокин Г.А. Процедуры выравнивания лучей устройств 5G NR // Электросвязь. 2022. № 2. С. 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.Фокин Г. Модели управления лучом в сетях 5G NR. Часть 2. Выравнивание лучей при ведении радиосвязи // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2022. № 3 (103). С. 62–69.Фокин Г.А. Комплекс моделей и методов позиционирования устройств в сетях пятого поколения. Дис. докт. техн. наук. СПб: СПбГУТ, 2021. 499 c.Фокин Г.А., Волгушев Д.Б. Имитационная модель двух радиолиний с диаграммообразованием на основе позиционирования в сетях 5G // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2023. № 7 (115). С. 38–47.Фокин Г.А. Концепция диаграммообразования на основе позиционирования в сетях 5G // Вестник связи. 2022. № 10. С. 1–7.Фокин Г.А. Моделирование сверхплотных сетей радиодоступа 5G с диаграммообразованием // T-Comm-Телекоммуникации и Транспорт. 2021. Т. 15. № 5. С. 4–21.Фокин Г.А. Модели диаграммообразования в сверхплотных сетях радиодоступа 5G. Часть 1. Оценка помех // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2021. № 3(95). С. 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.Фокин Г.А. Диаграммообразование на основе позиционирования в сверхплотных сетях радиодоступа миллиметрового диапазона. Часть 1. Модель двух радиолиний // Труды учебных заведений связи. 2023. Т. 9. № 4. С. 44–63.Фокин Г.А. Диаграммообразование на основе позиционирования в сверхплотных сетях радиодоступа миллиметрового диапазона. Часть 2. Модель совокупности радиолиний // Труды учебных заведений связи. 2023. Т. 9. № 5. С. 43–64.Mailloux R.J. Phased Array Antenna Handbook. 3rd Ed. Artech House. 2017. 691 p.Balanis C.A. Antenna theory: analysis and design. John Wiley & Sons. 2016. 1104 p.Gross F. Smart Antennas for Wireless Communications: With MATLAB. McGraw-Hill Professional. 2005. 288 p.Trees Van H.L. Optimum array processing: Part IV of detection, estimation, and modulation theory. John Wiley & Sons. 2004. 1472 p.Модели пространственной селекции с диаграммообразованием на основе позиционирования в сетях 5G. [Электронный ресурс]. URL: https://github.com/grihafokin/LAB_spatial_selection_rus (дата обращения 28.02.2024).