Широкополосные измерения распространения миллиметровых волн и модели каналов для проектирования перспективных систем беспроводной связи

Относительно неиспользуемый спектр миллиметровых волн (mmWave) предоставляет широкие возможности для увеличения пропускной способности мобильных сетей благодаря огромной доступной полосе частот. В статье представлены экспериментальные измерения и эмпирические модели каналов распространения для диапазонов mmWave 28, 38, 60 и 73 ГГц, выполненные в период с 2011 по 2013 год с использованием широкополосного измерителя характеристик канала на основе скользящего коррелятора и управляемых направленных рупорных антенн как на передающей, так и на приемной стороне. В диапазонах mmWave было измерено более 15 000 профилей задержки мощности, что позволило получить модели потерь при распространении для направленных и всенаправленных антенн, временные и пространственные модели каналов, а также вероятности отказа. Представленные модели обеспечивают сопоставление характеристик распространения в широком диапазоне mmWave-диапазонов, а результаты и модели полезны для исследований и стандартизации перспективных систем mmWave. В работе приведены модели потерь при распространении для направленных и всенаправленных антенн относительно опорного расстояния 1 м в ближней зоне, соответствующего потерям в свободном пространстве, для широкого диапазона частот mmWave и сценариев с использованием направленных антенн в реальных условиях; показано, что эти модели упрощают описание потерь при распространении в диапазоне mmWave и позволяют исследователям сопоставлять и стандартизировать параметры потерь при распространении для развивающихся беспроводных сетей mmWave на глобальном уровне. Представлена новая схема моделирования импульсной характеристики канала, согласующаяся с обширными измерениями mmWave в нескольких диапазонах и предназначенная для моделирования на канальном уровне; она основана на установленном факте, что пространственные лепестки содержат энергию многолучевого распространения, приходящую через множество различных интервалов времени распространения. Представленные результаты могут помочь исследователям анализировать и моделировать характеристики беспроводных сетей mmWave следующего поколения, использующих адаптивные антенны и антенные системы с множеством входов и множеством выходов (MIMO).