Моделювання каналів міліметрових хвиль за допомогою генеративних змагальних мереж

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347024010035

Анотація

Сучасні системи стільникового зв’язку дедалі більше покладаються на одночасний зв’язок у кількох переривчастих діапазонах внаслідок ширшої смуги пропускання та розмаїття макро рішень. У діапазонах міліметрових хвиль (mmWave) і терагерцових частот (ТГц), які часто поєднуються в пари з більш низькими частотами для підвищення стійкості, багаточастотний зв’язок має вирішальне значення. Для оцінки цих систем необхідні статистичні моделі, здатні представляти комбінований розподіл маршрутів каналів на багатьох частотах. У цьому дослідженні представлено загальний підхід до навчання на основі нейронних мереж для багаточастотних двонаправлених статистичних моделей каналів. Запропонований метод передбачає представлення кожного каналу як мультикластерної сукупності і навчання генеративної змагальної мережі GAN (generative adversarial network) для формування випадкових мультикластерних профілів. Отримані кластерні дані складаються з векторів, розподілених по різних частотах, які мають випадкові значення потужності, кута і затримки прийому. Для демонстрації методології промодельовано міські мікростільникові з’єднання на частотах 28 і 140 ГГц з використанням даних трасування променів. Модель легко адаптується для моделювання багаточастотних ліній зв’язку або моделювання мережевого рівня. Як показали дослідження, модель може відображати статистичні кореляції між частотами, а методика передбачає мінімальні статистичні припущення.

Посилання

W. Xia et al., “Millimeter wave channel modeling via generative neural networks,” in 2020 IEEE Globecom Workshops (GC Wkshps, 2020, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/GCWkshps50303.2020.9367420.

V. Degli-Esposti, F. Fuschini, E. M. Vitucci, G. Falciasecca, “Measurement and modelling of scattering from buildings,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 55, no. 1, pp. 143–153, 2007, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2006.888422.

Я. А. Закария, Э. К. И. Хамад, А. С. Абд Эльхамид, К. М. Эль-Хатиб, “Измерение и расчет коэффициента потерь распространения для наружных систем сотовой связи диапазона 3,5 ГГц,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 64, no. 5, pp. 286–294, 2021, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347021050034.

Y. Xing, T. S. Rappaport, “Millimeter wave and terahertz urban microcell propagation measurements and models,” IEEE Commun. Lett., vol. 25, no. 12, pp. 3755–3759, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/LCOMM.2021.3117900.

J. Huang, C.-X. Wang, H. Chang, J. Sun, X. Gao, “Multi-frequency multi-scenario millimeter wave MIMO channel measurements and modeling for B5G wireless communication systems,” IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 38, no. 9, pp. 2010–2025, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/JSAC.2020.3000839.

Y. Zakaria, L. Ivanek, “Propagation measurements and estimation of channel propagation models in urban environment,” KSII Trans. Internet Inf. Syst., vol. 11, no. 5, pp. 2453–2467, 2017, doi: https://doi.org/10.3837/tiis.2017.05.008.

W. Khawaja, O. Ozdemir, I. Guvenc, “UAV air-to-ground channel characterization for mmWave systems,” in 2017 IEEE 86th Vehicular Technology Conference (VTC-Fall), 2017, pp. 1–5, doi: https://doi.org/10.1109/VTCFall.2017.8288376.

O. Falade, “Deepmimo: a generic deep learning dataset for millimeter wave and massive mimo applications to vehicular communications,” SSRN Electron. J., 2023, doi: https://doi.org/10.2139/ssrn.4383745.

Remcom, “Electromagnetic Simulation Software.” https://www.remcom.com/.

R. He et al., “Clustering enabled wireless channel modeling using big data algorithms,” IEEE Commun. Mag., vol. 56, no. 5, pp. 177–183, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/MCOM.2018.1700701.

A. Templeton, “Towards monosemanticity: decomposing language models with dictionary learning,” Transformer Circuits Thread, 2023. https://transformer-circuits.pub/2023/monosemantic-features/index.html.

A. Templeton, “Scaling monosemanticity: extracting interpretable features from claude 3 sonnet,” Transformer Circuits Thread, 2024. https://transformer-circuits.pub/2024/scaling-monosemanticity/index.html.

“Mapping the mind of a large language model,” Web-site, 2024. https://www.anthropic.com/news/mapping-mind-language-model.

M. Shafi et al., “5G: A tutorial overview of standards, trials, challenges, deployment, and practice,” IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 35, no. 6, pp. 1201–1221, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/JSAC.2017.2692307.

M. Giordani, M. Polese, M. Mezzavilla, S. Rangan, M. Zorzi, “Toward 6G networks: use cases and technologies,” IEEE Commun. Mag., vol. 58, no. 3, pp. 55–61, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/MCOM.001.1900411.

T. S. Rappaport et al., “Wireless communications and applications above 100 GHz: Opportunities and challenges for 6G and beyond,” IEEE Access, vol. 7, pp. 78729–78757, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2921522.

P. J. Rousseeuw, “Silhouettes: A graphical aid to the interpretation and validation of cluster analysis,” J. Comput. Appl. Math., vol. 20, pp. 53–65, 1987, doi: https://doi.org/10.1016/0377-0427(87)90125-7.

I. Gulrajani, F. Ahmed, M. Arjovsky, V. Dumoulin, A. Courville, “Improved training of wasserstein GANs,” in NIPS’17: Proceedings of the 31st International Conference on Neural Information Processing Systems, 2017, pp. 5769–5779, doi: https://doi.org/10.5555/3295222.3295327.

M. Arjovsky, S. Chintala, L. Bottou, “Wasserstein generative adversarial networks,” in Proceedings of the 34th International Conference on Machine Learning, 2017, pp. 214–223, uri: https://proceedings.mlr.press/v70/arjovsky17a.html.

I. GitHub, “Multi-freqeuncy millimeter wave channel modeling via generative adversarial network,” Web-site, 2021. https://github.com/klmyyaqihu/mmwchanmod-GAN.

Порівняння азимутальних кутів з кутами нахилу

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-02-25 — Оновлено 2024-02-25

Як цитувати

Закарія, Я. А. (2024). Моделювання каналів міліметрових хвиль за допомогою генеративних змагальних мереж. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 67(2), 100–110. https://doi.org/10.20535/S0021347024010035

Номер

Том 67 № 2 (2024)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

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.