Модель установления V2X соединений с использованием терагерцевого диапазона частот

В ближайшем будущем транспортные средства (ТС) смогут не только получать обновления программного обеспечения из облака, но и обмениваться данными с другими ТС и даже с элементами инфраструктуры. Однако передача сигнала между ТС требует большой скорости и надёжности для обмена большими объёмами данных. С учётом требований перспективных приложений, требуется расширить полосу пропускания до диапазона терагерцевых частот, которые будут использоваться в сетях шестого поколения 6G и позволят реализовать технологию «транспортное средство ко всему» (V2X). Ключевыми особенностями коммуникаций в терагерцевом диапазоне являются использование сверхнаправленных антенн и требование к наличию прямой видимости. Для компенсации потерь необходимо устанавливать базовые станции (БС) вдоль дорог достаточно часто, обеспечивая полное покрытие дорожной сети, что является дорогостоящим решением. Тем не менее, использование ТС в качестве реле может позволить устанавливать соединения на большие расстояния, а значит снижать требуемую плотность размещения БС. В этой статье мы рассмотрим вероятность установления моста между ТС и БС посредством релейной передачи. При этом в зависимости от высоты расположения приёмо-передающих устройств на кузове ТС будут рассмотрены два сценария установления соединений в случае блокировки сигнала попутным ТС: передача сигнала под днищем автомобиля и сквозь стеклянные элементы кузова. В работе представлена математическая модель установления сигнала в диапазоне терагерцевых частот для реализации V2X технологии. Для расчёта основных характеристик в математической модели используются такие промежуточные характеристики, как вероятность блокировки сигнала, вероятность достижимости реле.

Modeling for V2X relay communications in terahertz frequency band

In the near future, vehicles will be able not only to receive software updates from the cloud but also to exchange data with other vehicles and even with road infrastructure. However, signal transmission between vehicles requires extremely high reliability and data rates. Taking into account the requirements of future applications, the most promising option is to expand the bandwidth to the terahertz frequency band, which will be used in 6G networks and will enable the implementation of the "Vehicle-to-Everything" (V2X) technology. The key features of terahertz communications are the use of directional antennas and sensitivity towards the line of sight (LoS) blockages. To compensate for losses, it is necessary to increase the density of base station (BS) deployments, thus, providing full coverage of the road network which is a rather expensive solution. However, the use of the vehicle as a relay may allow connections to be established over longer distances, and thus reduce the required density of the BSs. In this paper, we observe the probability of establishing a bridge between a vehicle and a BS through relaying nodes. Depending on the height of the transceivers on the vehicle body, there are two communication scenarios that are feasible in the event of LoS blockage: signal transmission under the bottom of the vehicle, or directly through the windshields. The paper proposes an analytical model of relay communication in the terahertz frequency band for enabling V2X technology. In this paper, the probability of connection establishment is derived based on such intermediate characteristics as the probability of signal blockage by vehicle body and the probability of successful relay.