Прототип приемопередающего оборудования скоростной передачи данных в частотном диапазоне 57‒64 ГГц

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Целью настоящей работы является создание и исследование характеристик прототипа приемо-передающего оборудования с программно-определяемым функционалом, работающего в миллиметровом диапазоне длин волн в сетях скоростной передачи данных. В ходе работы были решены задачи разработки и программной реализации алгоритмов цифровой обработки сигналов и аппаратной части, проведены экспериментальные измерения характеристик и полевые испытания прототипа. Экспериментальные исследования показали, что разработанное оборудование осуществляет передачу и прием сигналов в диапазоне частот 57‒64 ГГц с возможностью дискретного изменения полосы частот сигналов: 100, 200, 400, 800 МГц и поддерживает 12 сигнально-кодовых конструкций с применением кодов с малой плотностью проверки на четность. Применение адаптивного алгоритма демодуляции и декодирования в радиоприемнике позволило повысить эффективность передачи сигналов и уменьшить вероятность пакетных ошибок в два раза. Разработанный прототип обеспечивает скорость передачи данных в пакете 2 Гбит/с на расстояниях до 100 м и 500 Мбит/с на расстояниях до 300 м.

Об авторах

О. В. Болховская

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: obol@rf.un.ru
ORCID iD: 0000-0002-6679-9295

Г. А. Ермолаев

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: gregory.a.ermolaev@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4213-953X

С. Н. Tрушков

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: trushkovsn@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5599-7157

А. А. Мальцев

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: maltsev@rf.un.ru
ORCID iD: 0000-0001-8694-0033

Список литературы

  1. Rappaport T.S., Sun S., Mayzus R., Zhao H., Azar Y., Wang K., et al. Millimeter Wave Mobile Communications for 5G Cellular: It Will Work! // IEEE Access. 2013. Vol. 1. PP. 335‒349. doi: 10.1109/ACCESS.2013.2260813
  2. Boccardi F., Heath R.W., Lozano A., Marzetta T.L., Popovski P. Five disruptive technology directions for 5G // IEEE Communications Magazine. 2014. Vol. 52. Iss. 2. PP. 74‒80. doi: 10.1109/MCOM.2014.6736746
  3. Sakaguchi K., Haustein T., Barbarossa S., STRINATI E.C., Clemente A., DESTINO G., et al. Where, When, and How mmWave is Used in 5G and Beyond // IEICE Transactions on Electronics. 2017. Vol. E100-C. Iss. 10. PP. 790‒808. doi: 10.1587/transele. E100.C.790
  4. Liu D., Gaucher B., Pfeiffer U., Grzyb J. Advanced Millimeter-wave Technologies: Antennas, Packaging and Circuits. John Wiley & Sons, 2009. 832 p.
  5. Perahia E., Cordeiro C., Park M., Yang L.L. IEEE 802.11ad: Defining the Next Generation Multi-Gbps Wi-Fi // Proceedings of the 7th IEEE Consumer Communications and Networking Conference (CCNC IEEE, Las Vegas, USA, 9–12 January 2010). IEEE, 2010. doi: 10.1109/CCNC.2010.5421713
  6. Nitsche T., Cordeiro C., Flores A.B., Knightly E.W., Perahia E., Widmer J.C. IEEE 802.11ad: directional 60 GHz communication for multi-Gigabit-per-second Wi-Fi // IEEE Communications Magazine. 2014. Vol. 52. Iss. 12. PP. 132‒141. DOI:10.1109/ MCOM.2014.6979964
  7. -11:2012/Amd.3:-2014 - ISO/IEC/IEEE. International Standard for Information technology--Telecommunications and information exchange between systems--Local and metropolitan area networks--Specific requirements-Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 3: Enhancements for Very High Throughput in the 60 GHz Band (adoption of IEEE Std 802.11ad-2012). IEEE, 2014. doi: 10.1109/IEEESTD.2014.6774849
  8. Ghasempour Y., da Silva C.R.C.M., Cordeiro C., Knightly E.W. IEEE 802.11ay: Next-Generation 60 GHz Communication for 100 Gb/s Wi-Fi // IEEE Communications Magazine. 2017. Vol. 55. Iss. 12. PP. 186‒192. doi: 10.1109/MCOM.2017.1700393
  9. Da Silva C.R.C.M., Lomayev A., Chen C., Cordeiro C. Analysis and Simulation of the IEEE 802.11ay Single-Carrier PHY // Proceedings of the International Conference on Communications (ICC, Kansas City, USA, 20‒24 May 2018). IEEE, 2018. DOI:10.1109/ ICC.2018.8422532
  10. 11ay-2021. IEEE Standard for Information Technology ‒ Telecommunications and Information Exchange between Systems Local and Metropolitan Area Networks--Specific Requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 2: Enhanced Throughput for Operation in License-exempt Bands above 45 GHz. IEEE, 2021. doi: 10.1109/IEEESTD.2021.9502046
  11. Dahlman E., Parkvall S., Skold J. 5G NR: The Next Generation Wireless Access Technology. Academic Press, 2018. doi: 10.1016/C2017-0-01347-2
  12. Maltsev A., Lomayev A., Pudeyev A., Bolotin I., Bolkhovskaya O., Seleznev V. Millimeter-wave Toroidal Lens-Array Antennas Experimental Measurements // Proceedings of the International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting (Boston, USA, 08‒13 July 2018). IEEE, 2018. PP. 607‒608. doi: 10.1109/APUSNCURSINRSM. 2018.8608633
  13. Bolkhovskaya O., Maltsev A., Seleznev V., Bolotin I. Cost-Efficient RAA Technology for Development of the High-Gain Steerable Antennas for mmWave Communications // In: Tallón-Ballesteros A.J., Chen C.H. (ed.) Machine Learning and Artificial Intelligence. Vol. 332. IOS Press, 2020. PP. 346‒353. doi: 10.3233/FAIA200800
  14. Yong S.-K., Xia P, Valdes-Garcia A. 60GHz Technology for Gbps WLAN and PAN: From Theory to Practice. John Wiley & Sons, 2011. 296 p.
  15. Shabany M, Gulak P.G. Efficient Compensation of the Nonlinearity of Solid-State Power Amplifiers Using Adaptive Sequential Monte Carlo Methods // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers. 2008. Vol. 55. Iss. 10. PP. 3270‒3283. doi: 10.1109/TCSI.2008.925376
  16. Bhat S., Chockalingam A. Compensation of power amplifier nonlinear distortion in spatial modulation systems // Proceedings of the 17th International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC, Edinburgh, UK, 03‒06 July 2016). IEEE, 2016. doi: 10.1109/SPAWC.2016.7536802
  17. Maltsev A., Shikov A., Pudeev A., Kim S., Yang S. A Method for Power Amplifier Distortions Compensation at the RX Side for the 5G NR Communication Systems // In: Tallón-Ballesteros A.J. (ed.) Proceedings of CECNet 2022. Vol. 363. IOS Press, 2022. PP. 119‒129. doi: 10.3233/FAIA220526
  18. Wyglinski A.M., Getz R., Collins T., Pu D. Software-Defined Radio for Engineers. Artech House, 2018. 378 p.
  19. Levanen T., Tervo O., Pajukoski K., Renfors M., Valkama M. Mobile Communications Beyond 52.6 GHz: Waveforms, Numerology, and Phase Noise Challenge // IEEE Wireless Communications. 2021. Vol. 28. Iss. 1. PP. 128‒135. doi: 10.1109/MWC.001.2000185
  20. Qi Y., Hunukumbure M., Nam H., Yoo H., Amuru S. On the Phase Tracking Reference Signal (PT-RS) Design for 5G New Radio (NR) // Proceedings of the 88th Vehicular Technology Conference (VTC-Fall, Chicago, USA, 27‒30 August 2018). IEEE, 2018. doi: 10.1109/VTCFall.2018.8690852
  21. Maltsev A., Pudeev A., Kim S., Yang S., Choi S., Myung S. Phase Tracking Sequences for 5G NR in 52.6‒71 GHz Band: Design and Analysis // In: Tallón-Ballesteros A.J. (ed.) Proceedings of CECNet 2021. Vol. 345. IOS Press, 2021. PP. 268‒282. doi: 10.3233/FAIA210412
  22. Ermolaev G.A., Bolkhovskaya O.V., Maltsev A.A. Advanced Approach for TX Impairments Compensation Based on Signal Statistical Analysis at the RX Side // Proceedings of the Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF, St. Petersburg, Russia, 31 May 2021‒04 June 2021). IEEE, 2021. doi: 10.1109/WECONF51603.2021.9470687

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».