К анализу эффекта микромобильности и блокировок прямой видимости в системах терагерцового диапазона частот

Ожидается, что будущие системы связи терагерцового диапазона, обладающие наибольшей из доступных полос пропускания, станут ключевой технологией радиодоступа в сетях 6G и обеспечат колоссальный рост скорости на уровне доступа. Новые возможности, недостижимые в текущих сотовых системах, позволят реализовать совершенно новые услуги и приложения, среди которых голографическая связь, дополненная и виртуальная реальность, системы передачи информации при помощи тактильных сигналов и др. Следует отметить, что свойства терагерцовых каналов и механизмы канального уровня уже достаточно хорошо изучены. В частности, использование диапазона чрезвычайно высоких частот приводит к высоким потерям при распространении сигнала, которые принципиально выше даже по сравнению с миллиметровым диапазоном длин волн. Для компенсации значительных потерь при распространении необходимо использовать меньшую ширину диаграммы направленности как на стороне базовой станции, так и на стороне пользовательского оборудования. Однако условия распространения радиоволн в густонаселённых районах, где возможны частые блокировки прямой видимости, требуют своевременного и оперативного переключения на альтернативные базовые станции с лучшим соотношением сигнал/шум. Помимо этого, с сокращением ширины диаграммы направленности, резко возрастает роль микромобильности, т.е. изменения положения самого устройства, и в особенности направления его антенны, что так же может вызывать потери сигнала. Для решения этой проблемы предлагается использовать механизмы мультисвязности, которые позволят пользователю подключаться к нескольким базовым станциям, а также переключаться между ними в случае потери активного соединения из-за подвижных блокаторов или микромобильности. В этой работе разработана математическая модель обслуживания пользовательского устройства базовыми станциями, работающими в терагерцовом диапазоне частот, для расчета основных характеристик системы, таких как вероятность отсутствия связи и эргодическая спектральная эффективность в зависимости от интенсивности размещения блокаторов, а также степени мультисвязности.

On the analysis of the micromobility effect and LoS blockage in THz communication systems

Future THz communications systems, with the highest available bandwidth, are expected to become a key radio access technology in 6G networks and provide tremendous growth in access layer data rates. New possibilities, unattainable in current cellular systems, will make it possible to implement completely new services and applications, including holographic communication, augmented and virtual reality, information transmission systems using tactile signals, etc. It should be noted that the properties of terahertz channels and channel layer mechanisms are already well studied. In particular, the use of the extremely high frequency range leads to high propagation losses, which are fundamentally higher even in comparison with the mmWave range. To compensate for significant propagation losses, it is necessary to use a smaller beamwidth on both base station and user equipment. However, the propagation conditions of radio waves in densely populated areas, where frequent line-of-sight blockages are possible, require timely and prompt switching to alternative base stations with a better signal-to-noise ratio. In addition, with a reduction in the width of the radiation pattern, the role of micromobility increases sharply, i.e. changes in the position of the device itself, and in particular the direction of its antenna, which can also cause signal loss. To solve this problem, it is proposed to use multi-connectivity mechanisms that will allow the user to connect to several base stations, as well as switch between them in case of loss of an active connection due to mobile blockers or micromobility. In this work, a mathematical model was developed for calculating the main characteristics of the system, such as the probability of outage and the ergodic spectral efficiency depending on the intensity of blockers, as well as the degree of multiconnectivity.