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

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

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. Enterprise multi-Femtocell Deployment Guidelines (Qualcomm Inc., 2011).
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. 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.
  21. 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.
  22. 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.
  23. 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.
  24. 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.
  25. iBwave, Indoor propagation modeling SW Tool, 2016.
  26. 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.
  27. Rep. ITU-R M.2134. Requirements related to technical performance for IMT-Advanced radio interface(s), International Telecommunication Union, 2008.
  28. Rep. ITU-R M.2135. Guidelines for evaluation of radio interface technologies for IMT-Advanced, International Telecommunication Union, 2008.
  29. 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