С.В. Козлов1, Е.А. Спирина2, Е.А. Немцев3, А.А. Спирина4

1–4 Казанский национальный исследовательский технический университет
им. А.Н. Туполева – КАИ (г. Казань, Россия)

1 SVkozlov@kai.ru, 2 EASpirina@kai.ru, 3 Egor.nemtcev.04@mail.ru, 4 Nastya_Sp_05@mail.ru

Постановка проблемы. В настоящее время современные сети связи LTE, Wi-Fi, 5GNR объединяются в единую гетерогенную сеть, что приводит к росту внутрисистемных помех. Согласно комплексной оптимизации, для распределения потоков данных в гетерогенной сети связи с учётом влияния внутрисистемных помех используется метод совместной динамической маршрутизации, на этапе анализа которого необходимо оценить канальные скорости передачи данных по всем допустимым маршрутам. Для получения корректных оценок канальных скоростей передачи данных необходимо достоверно оценивать матрицу канала. На сегодняшний день для оценки матрицы канала широко используется модель трассировки лучей, результаты верификации которой показывают необходимость проведения дополнительных исследований для повышения достоверности оценок матрицы канала.

Цель. Повысить достоверность оценок коэффициентов передачи матрицы канала путем анализа влияния количества учитываемых лучей.

Результаты. Проведен анализ влияния количества учитываемых лучей на достоверность оценки комплексных коэффициентов передачи матрицы канала для случаев наличия и отсутствия прямой видимости между передатчиком и приемником. Получены выражения для учета влияния дифрагированых, однократно отраженных и прошедших через препятствие лучей. Разработана программа для нахождения всех возможных лучей, приходящих в точку расположения приемника, и определения их параметров на основе цифровой 3D карты с указанием материалов объектов карты. С использованием разработанной программы показано, что учёт влияния дополнительных лучей позволяет повысить достоверность оценки матрицы канала, а следовательно, доработанная модель трассировки лучей может быть использована для оценки канальных скоростей передачи данных при применении метода совместной динамической маршрутизации в гетерогенных сетях связи.

Практическая значимость. Полученная модель может служить основой моделей оценки канальных скоростей передачи данных для метода совместной динамической маршрутизации в гетерогенных сетях связи.

Козлов С.В., Спирина Е.А., Немцев Е.А., Спирина А.А. Оценка параметров каналов связи с использованием модели трассировки лучей в гетерогенных сетях связи // Электромагнитные волны и электронные системы. 2024. Т. 29. № 4. С. 54−67. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202404-05

1. Ziganshin A.A., Kozlov S.V., Spirina E.A. Assessing the Effectiveness of the Ray Tracing Model in Planning MIMO Systems // Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications. 2021. P. 9488404. DOI 10.1109/SYNCHRO-INFO51390.2021.9488404.
2. Лернер И. М., Файзуллин Р. Р., Хайруллин А. Н., Шушпанов Д.В., Ильин В.И., Рябов И.В. Повышение удельной пропускной способности как фундаментальная проблема теории связи. Стратегия развития в постшенноновскую эпоху. Часть 1. Ретроспективный обзор методов приема и обработки сигналов в частотно-селективных каналах связи при скоростях передачи информации выше скорости Найквиста // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. Т. 77. № 1. С. 37–50. DOI 10.18127/ j20700784-202301-02.
3. Лернер И.М., Файзуллин Р.Р., Хайруллин А.Н., Шушпанов Д.В., Ильин В.И., Рябов И.В. Повышение удельной пропускной способности как фундаментальная проблема теории связи. Стратегия развития в постшенноновскую эпоху. Часть 2. Ретроспективный обзор методов приема и обработки сигналов в частотно-селективных каналах связи при наличии межсимвольных искажений // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. T. 77. № 2. С. 16–33. DOI 10.18127/j20700784-202302-02.
4. Лернер И.М., Файзуллин Р.Р., Шушпанов Д.В., Ильин В.И., Рябов И.В., Хайруллин А.Н. Повышение удельной пропускной способности как фундаментальная проблема теории связи. Стратегия развития в постшенноновскую эпоху. Часть 3. Ретроспективный обзор методов оценки пропускной способности частотно-селективных каналов связи при наличии при наличии межсимвольных искажений и использовании ФМн-n и АФМн-N-сигнала // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. T. 77. № 3. С. 24–33. DOI 10.18127/j20700784-202303-02.
5. Лернер И.М., Файзулин Р.Р. Рябов И.В. Оптимизированный алгоритм оценки пропускной способности каналов связи, функционирующих на базе теории разрешающего времени // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 4. С. 91–109. DOI 10.18127/ j00338486-202204-13.
6. Kozlov S., Spirina E. Novel Modification of Integrated Optimization Method for Sensor’s Communication in Wi‑Fi Public Networks // Sensors. 2024. V. 24. № 5. P. 1395. DOI 10.3390/s24051395.
7. Chen L., Liu W., Gong D., Chen Y. Clustering and Routing Optimization Algorithm for Heterogeneous Wireless Sensor Networks // International Wireless Communications and Mobile Computing. 2020. P. 407–411. DOI 10.1109/IWCMC48107.2020.9148576.
8. Спирина Е.А., Козлов С.В., Бухарина А.А. Разработка модели трафика в гетерогенных сетях связи на основе экспериментальных данных // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 1. С. 92−110. DOI 10.18127/j00338486-202401-09.
9. Xu W., Zhou H., Bi Y., Cheng N., Shen X., Thanayankizil L., Bai F. Exploiting Hotspot-2.0 for Traffic Offloading in Mobile Networks // IEEE Network. 2018. V. 32. № 5. P. 131–137. DOI 10.1109/MNET.2017.1700058.
10. Спирина Е.А. Оптимизация распределения информации в фиксированных сетях широкополосного радиодоступа с учетом внутрисистемных помех // Журнал радиоэлектроники. 2015. № 9. С. 10.
11. Патент на изобретение RUS2784656 от 29.11.2022. Способ совместной динамической маршрутизации в сети связи с пакетной передачей сообщений / Козлов С.В., Спирина Е.А.
12. Kanthimathi M., Kavitha C. Improved performance by ICI Cancellation in MIMO-OFDM system // International Conference on Signal Processing, Communication, Computing and Networking Technologies. 2011. P. 111–115. DOI 10.1109/ICSCCN.2011. 6024525.
13. Kozlov S.V. Method for Estimating Data Rate in MIMO Channels of Wi-Fi Communication Networks // Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications. 2021. P. 9488375. DOI 10.1109/SYNCHROINFO51390.2021.9488375.
14. Рекомендация МСЭ-R P.1238-12. Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования для планирования систем радиосвязи внутри помещений и локальных зоновых радиосетей в диапазоне частот 300 МГц – 450 ГГц. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.1238-12-202308-I!!PDF-R.pdf, дата обращения 23.04.2024.
15. Рекомендация МСЭ-R P.526-15. Распространение радиоволн за счет дифракции. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.526-15-201910-I!!PDF-R.pdf, дата обращения 23.04.2024.
16. Рекомендация МСЭ-R P.2040-2. Влияние строительных материалов и структур на распространение радиоволн на частотах выше приблизительно 100 МГц. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.2040-2-202109-S!!PDF-R.pdf, дата обращения 23.04.2024.
17. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019663931 от 25.10.2019. Программа NetMAPEditor / Козлов С.В., Спирина Е.А.