Исследование характеристик покрытия радиосвязи MIMO в помещении при совместной работе антенн двух технологий для маломощной базовой станции

Автор(и)

  • С. К. Патро Национальный институт науки и техники, Брахмапур, India
  • Р. К. Мишра Берхампурский университет, India
  • А. К. Панда Национальный институт науки и техники, Брахмапур, India

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347020020028

Ключові слова:

антенна, совместная работа, покрытие, LTE, MIMO, OTA, распространение, RSSI, Wi-Fi

Анотація

В данной статье представлено исследование характеристик покрытия радиосвязи в помещении в режиме радиального распространения сигнала на базе антенны MIMO 4×4 при совместной работе двух технологий. Антенна такого типа используется для создания маломощных беспроводных базовых станций (БС). Одна из пар антенн системы MIMO 4×4 работает в LTE диапазоне 2,5–2,7 ГГц (Long Term Evolution), а вторая пара антенн MIMO работает в не лицензированном диапазоне частот Wi-Fi ISM (industrial-scientific-medical) для промышленных, научных и медицинских организаций 2,4 ГГц. Для изучения характеристик такой радиосвязи проведен анализ, предсказание и экспериментальная проверка влияния совместной работы антенн на покрытие радиосвязи по воздуху ОТА (over-the-air). Исследование включает в себя моделирование распространения радиосигнала ОТА, предсказание и проверку для случаев поля в ближней и дальней зонах. Если покрытие поля ближней зоны изучается в среде с экранированным корпусом с небольшим форм-фактором, то изучение покрытия дальнего поля проведено с использованием помещения предприятия площадью 780 квадратных футов. Результаты эксперимента показали, что в наихудшем случае уровень LTE сигнала составляет –77,7, –75 и –76,03 дБм на расстоянии 3,6 м прямой видимости LOS (Line Of Sight).

Посилання

Y. Cao, E. J. Sunde, and K. Chen, “Multiplying channel capacity: Aggregation of fragmented spectral resources,” IEEE Microw. Mag., vol. 20, no. 1, pp. 70–77, Jan. 2019, doi: https://doi.org/10.1109/MMM.2018.2875631.

Y. Ye, D. Wu, Z. Shu, and Y. Qian, “Overview of LTE Spectrum Sharing Technologies,” IEEE Access, vol. 4, pp. 8105–8115, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2016.2626719.

Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); LTE; E-UTRA, UTRA and GSM/EDGE; Multi-Standard Radio (MSR) Base Station (BS) conformance testing (3GPP TS 37.141 version 11.2.1 Release 11), ETSI, 2012-10.

LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) conformance testing (3GPP TS 36.141 version 9.11.0 Release 9, ETSI TS 136 141 V9.11.0, 2012-10.

LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) conformance testing (3GPP TS 36.141 version 10.1.0 Release 10), ETSI TS 136 141 V10.1.0, 2011-01.

802.11n-2009 - IEEE Standard for Information technology—Local and metropolitan area networks— Specific requirements— Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC)and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 5: Enhancements for Higher Throughput, C/LM - LAN/MAN Standards Committee (2009). DOI: 10.1109/ieeestd.2009.5307322.

M. H. Ng, S. De Lin, J. Li, and S. Tatesh, “Coexistence studies for 3GPP LTE with other mobile systems,” IEEE Commun. Mag., vol. 47, no. 4, pp. 60–65, 2009, doi: https://doi.org/10.1109/MCOM.2009.4907408.

E. Kotobelli and R. Kushe, “Wi-Fi behavior in presence of UMTS for indoor environment,” in Proceedings - 2011 International Conference on Network-Based Information Systems, NBiS 2011, 2011, pp. 502–506, doi: https://doi.org/10.1109/NBiS.2011.82.

A. Farshad, M. K. Marina, and F. Garcia, “Experimental investigation of coexistence interference on multi-radio 802.11 platforms,” in 2012 10th International Symposium on Modeling and Optimization in Mobile, Ad Hoc and Wireless Networks (WiOpt), 2012, Accessed: 25-Mar-2020. [Online]. Available: https://ieeexplore.ieee.org/document/6260470.

Z. Hu, R. Susitaival, Z. Chen, I. K. Fu, P. Dayal, and S. Baghel, “Interference avoidance for in-device coexistence in 3GPP LTE-advanced: Challenges and solutions,” IEEE Commun. Mag., vol. 50, no. 11, pp. 60–67, 2012, doi: https://doi.org/10.1109/MCOM.2012.6353683.

Z. Zheng, J. Wang, X. Peng, and C. Zhao, “Coexistence analysis between WCDMA and TD-LTE systems in multimode terminals,” in Proceedings - 2014 6th International Conference on Computational Intelligence and Communication Networks, CICN 2014, 2014, pp. 295–299, doi: https://doi.org/10.1109/CICN.2014.73.

Сергей Васильевич Зайцев, Владимир Викторович Казимир, “Метод адаптивного декодирования при передаче информации в условиях воздействия преднамеренных помех,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 58, № 5, С. 30–40, 2015, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347015050039.

S. Sagari, I. Seskar, and D. Raychaudhuri, “Modeling the coexistence of LTE and WiFi heterogeneous networks in dense deployment scenarios,” in 2015 IEEE International Conference on Communication Workshop, ICCW 2015, 2015, pp. 2301–2306, doi: https://doi.org/10.1109/ICCW.2015.7247524.

Enterprise multi-Femtocell Deployment Guidelines (Qualcomm Inc., 2011).

D. Micheli, M. Barazzetta, C. Carlini, R. Diamanti, V. M. Primiani, and F. Moglie, “Testing of the Carrier Aggregation Mode for a Live LTE Base Station in Reverberation Chamber,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 66, no. 4, pp. 3024–3033, Apr. 2017, doi: https://doi.org/10.1109/TVT.2016.2587662.

Z. Zhou, F. Teng, J. Liu, and W. Xiao, “Performance evaluation for coexistence of LTE and WiFi,” in 2016 International Conference on Computing, Networking and Communications, ICNC 2016, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/ICCNC.2016.7440570.

S. R. Saunders and A. Aragón-Zavala, Antennas and Propagation for Wireless Communication Systems, 2nd ed. Wiley, 2007. URI: https://www.wiley.com/en-us/Antennas+and+Propagation+for+Wireless+Communication+Systems%2C+2nd+Edition-p-9780470848791.

T. K. Sarkar, Z. Ji, K. Kim, A. Medouri, and M. Salazar-Palma, “A Survey of Various Propagation Models for Mobile Communication,” in IEEE Antennas and Propagation Magazine, 2003, vol. 45, no. 3, pp. 51–82, doi: https://doi.org/10.1109/MAP.2003.1232163.

A. Hrovat, G. Kandus, and T. Javornik, “A Survey of radio propagation modeling for tunnels,” IEEE Commun. Surv. Tutorials, vol. 16, no. 2, pp. 658–669, 2014, doi: https://doi.org/10.1109/SURV.2013.091213.00175.

G. Castro, R. Feick, M. Rodríguez, R. Valenzuela, and D. Chizhik, “Outdoor-to-Indoor Empirical Path Loss Models: Analysis for Pico and Femto Cells in Street Canyons,” IEEE Wirel. Commun. Lett., vol. 6, no. 4, pp. 542–545, Aug. 2017, doi: https://doi.org/10.1109/LWC.2017.2715169.

V. Degli-Esposti et al., “A semi-deterministic method for predicting indoor cellular coverage in dense urban areas,” in 2016 10th European Conference on Antennas and Propagation, EuCAP 2016, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/EuCAP.2016.7481845.

W. Fan, I. Carton, P. Kyosti, and G. F. Pedersen, “Emulating Ray-Tracing Channels in Multiprobe Anechoic Chamber Setups for Virtual Drive Testing,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 64, no. 2, pp. 730–739, Feb. 2016, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2015.2498951.

X. Wu, Z. Liu, Z. Zhang, C. H. Liao, and Z. Quan, “MIMO OTA testing on WiFi devices and 3D channel modeling in multi-probe anechoic chamber systems,” in 2016 Progress In Electromagnetics Research Symposium, PIERS 2016 - Proceedings, 2016, pp. 4275–4281, doi: https://doi.org/10.1109/PIERS.2016.7735601.

Мохамед Б. Эль Машад, Б. М. Эль Сагхир, “Эффективность каналов MIMO с гибридным разнесением,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 62, № 6, С. 349–365, 2019, DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347019060049.

iBwave, Indoor propagation modeling SW Tool, 2016.

Rec. ITU-R P.1238-1. Propagation Data and Prediction Methods for the Planning of Indoor Radio Communication Systems and Radio Local Area Networks in the Frequency Range 900MHz to 100GHz, International Telecommunication Union, 1997–1999.

Rep. ITU-R M.2134. Requirements related to technical performance for IMT-Advanced radio interface(s), International Telecommunication Union, 2008.

Rep. ITU-R M.2135. Guidelines for evaluation of radio interface technologies for IMT-Advanced, International Telecommunication Union, 2008.

V. Degli-Esposti, E. M. Vitucci, and R. Martin, “A Simple and Versatile Field Prediction Model for Indoor and Indoor-to-Outdoor Propagation,” IEEE Access, vol. 5, pp. 13270–13276, Jun. 2017, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2715119.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-02-22

Як цитувати

Патро, С. К., Мишра, Р. К., & Панда, А. К. (2020). Исследование характеристик покрытия радиосвязи MIMO в помещении при совместной работе антенн двух технологий для маломощной базовой станции. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 63(2), 83–94. https://doi.org/10.20535/S0021347020020028

Номер

Том 63 № 2 (2020)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.