Методы и программное обеспечение трассировки лучей для миллиметровых и терагерцовых систем связи 5G/6G

Моделирование распространения радиоволн является важным этапом при оценке и проектировании беспроводных систем связи. Эффективным методом для изучения характеристик распространения электромагнитных сигналов является трассировка лучей. Данный метод способен учитывать эффекты геометрии объектов окружающей среды, таких как здания, автомобили или ландшафт, а также эффекты отражения, преломления и дифракции. Использование трассировки лучей позволяет получить детальную и реалистичную картину распространения радиоволн в трёхмерной среде, что особенно важно для сетей 5G и 6G, которые будут работать в миллиметровом и терагерцовом диапазонах частот, где волны сильно подвержены негативным воздействиям из-за окружающей среды. В данной работе представлен краткий обзор базовых методов и программного обеспечения, которое позволяет моделировать процесс распространения радиоволн в беспроводных сетях с использованием трассировки лучей. Также продемонстрирована процедура моделирования беспроводного канала связи между базовой станцией и приёмником в программной среде MATLAB. Представленные методы и программное обеспечение могут быть использованы в прикладных исследованиях, а также для анализа и улучшения покрытия базовых станций в будущих беспроводных сетях 5G и 6G.

Ray tracing methods and software for millimeter and terahertz 5G/6G communication systems

Modeling the propagation of radio waves is an important part of the evaluation and design of wireless communication systems. Ray tracing is an effective method for studying the propagation characteristics of electromagnetic signals. This method is able to take into account the effects of the geometry of objects in the environment, such as buildings, vehicles or landscape specifics, as well as the physical effects such as reflection, refraction, and diffraction. The use of ray tracing allows for detailed and realistic simulation of radio wave propagation in a three-dimensional environment, which is specifically important for future 5G and 6G networks, which will operate in the millimeter and terahertz frequency bands. This paper provides a brief overview of the basic methods and popular software tools that allow to simulate the propagation of radio waves in wireless networks using ray tracing. We also discuss the procedure of modeling a wireless communication channel between a base station and a receiver in the MATLAB software. The presented methods and software can be used in applied research, as well as in the analysis of base station coverage in future 5G and 6G wireless networks.