Хоров Евгений Михайлович

Экспериментальное исследование реконфигурируемых интеллектуальных поверхностей с обратной связью от пользовательских устройств

2023 · ARTICLE · ru

—Реконфигурируемая интеллектуальная поверхность (англ.: Reconfigurable intelligent surface, RIS) зарекомендовала себя как перспективная технология для увеличения пропускной способности и области покрытия беспроводных сетей путем адаптивного изменения фазы и амплитуды отраженного сигнала. Традиционный подход к настройки RIS основывается на передаче информации о состоянии канала от мобильной станции к базовой станции. Получение информации о состоянии канала подразумевает, что BS настраивает RIS через канал связи BS-RIS. Однако такой подход требует интеграции RIS в инфраструктуру оператора, что затрудняет его развертывание в существующих сетях. В данной работе исследуется альтернативное решение, при котором RIS для настройки использует соединение с мобильной станцией. Такой подход позволяет устанавливать RIS без необходимости информировать оператора или модернизировать базовую станцию. Для исследования применимости предложенного подхода был разработан автономный прототип RIS, настраиваемый без участия базовой станции. Экспериментальные результаты, полученнные в существующей сотовой сети с использованием прототипа показывают, что предложенный подход обеспечивает увеличение пропускной способности в восходящем и нисходящем каналах до двух раз.

CR-LBT: Listen-before-Talk with Collision Resolution for 5G NR-U Networks

2022 · ARTICLE · en

To achieve higher throughputs in cellular networks, 3GPP proposes to use unlicensed frequency bands and develops technologies - the latest one is NR-U - allowing a cellular base station to transmit in unlicensed bands, which are already occupied by Wi-Fi networks. To enable fair channel sharing between two technologies, the base station uses a sort of CSMA/CA with binary exponential backoff similar to Wi-Fi. However, the base station can start data transmission only at strictly periodic time moments. Many papers propose sending a reservation signal between the end of the backoff procedure and such a moment to prevent nearby devices from accessing the channel. However, this approach significantly reduces Wi-Fi performance. The paper proposes a novel method CR-LBT of transmitting a reservation signal that greatly decreases channel resource waste caused by collisions and improves channel resource sharing fairness. With developed analytical models and simulations, it is shown that CR-LBT may simultaneously increase the throughput of both NR-U and Wi-Fi networks. The effect is more noticeable for the Wi-Fi network, the throughput of which may rise three times compared with the traditional method of sending the reservation signal. Finally, the influence of various factors on CR-LBT performance is studied.

Performance Evaluation of Channel Access in NB-Fi Networks

2022 · ARTICLE · en

The rapid growth of the Internet of Things gives rise to numerous Low Power Wide Area Network technologies, one of which, NB-Fi technology, has been approved as a Preliminary National Standard of the Russian Federation and is planned for wide application. However, the scientific literature contains very few studies of NB-Fi, and the investigation of the possibilities and potential advantages and disadvantages of NB-Fi is an open issue. This paper provides a tutorial of the NB-Fi protocol with a focus on channel access methods. Also, the paper evaluates how the packet loss rate and delay depend on the network load, points out the factors that can reduce the protocol efficiency, and proposes some approaches to improve the NB-Fi network performance.

Мультиплексирование URLLC-трафика и eMBB-трафика в нисходящем канале с помощью MU-MIMO

2022 · ARTICLE · ru

В статье рассматривается проблема мультиплексирования трафика сверхнадежной связи с малой задержкой (URLLC-трафика) и трафика улучшенной мобильной широкополосной связи (eMBB-трафика) в нисходящем канале в системах сотовой связи пятого поколения. Для мультиплексирования используется метод множественного доступа с использованием большого числа антенн (англ.: Multi-User Multiple Input Multiple Output, MU-MIMO), который позволяет базовой станции вести одновременную передачу данных нескольким пользователям с использованием одних и тех же частотно-временных ресурсов. Предложен новый алгоритм планирования радиоресурсов (планировщик), который осуществляет назначение частотно-временных ресурсов и параметров передачи eMBBпользователям и URLLC-пользователям, а также динамическое распределение мощности базовой станции между ними. С помощью имитационного моделирования показано, что предложенный планировщик позволяет увеличить зону покрытия сети для URLLCпользователей, а также увеличить пропускную способность eMBB-пользователей по сравнению с существующими планировщиками.

Efficient Multiplexing of Downlink eMBB and URLLC Traffic with Massive MU-MIMO

2022 · CHAPTER · en

Current Status and Challenges of Li-Fi: IEEE 802.11bb

2022 · ARTICLE · en

Existing and emerging applications of wireless networks require high data rates for multiple users, transmission security, uninterrupted connection, and no performance degradation in dense deployments. Light communications (LC) is a method that can potentially satisfy these challenging requirements. Exploiting the visible and infrared light spectrum opens the door for novel applications in the industrial and medical areas, and in enterprise and residential scenarios where traditional radio frequencies are restricted, prohibited, or inefficient. To enable LC in Wi-Fi networks, the IEEE 802.11 Working Group has launched a new 802.11bb standard. Although the work is currently ongoing, it is already possible to sketch a general view of the key innovations of 802.11bb based on the ongoing discussions in the group. This article reveals the principles of 802.11bb operation, highlights the key novelties, and points out actual problems that can be solved by researchers wishing to contribute to the development of LC in 802.11.

Analytical Model of Multi-link Operation in Saturated Heterogeneous Wi-Fi 7 Networks

2022 · ARTICLE · en

The upcoming IEEE 802.11be standard, known as Wi-Fi 7, introduces the multi-link operation, which allows a Wi-Fi device to transmit and receive packets via several links simultaneously. However, in some cases, e.g., when the spectral distance between two channels used by the links is small, cross-link interference caused by the transmission on one link can impair the transmission on another link. 802.11be defines operation rules for this case called the non-simultaneous transmit and receive (NSTR) mode. Particularly, the specification requires simultaneous transmissions on different links to be aligned. Otherwise, the transmission shall be performed on only one link. This paper develops an analytical approach to model NSTR operation and computes the throughput in a saturated network when NSTR multi-link devices coexist with legacy devices.

A Phase Noise Resistant Constellation Rotation Method and Its Experimental Validation for NOMA Wi-Fi

2022 · ARTICLE · en

Non-orthogonal multiple access (NOMA) is a well-accepted technology for future Wi-Fi systems to improve spectral efficiency. NOMA allows an access point (AP) to simultaneously serve multiple devices by splitting the transmit power between them. Using the superposition coding the AP combines signals of different frames with predefined power weights. However, as it is already known, the phase noise caused by hardware imperfections limits the performance of NOMA transmissions. The paper proposes a practical, easy-to-implement, and backward-compatible method to rotate the constellation of the low power signal in order to make it more robust to the phase noise. A mathematical model is developed to find such a rotation angle that minimizes the bit error rate (BER) of the low power frame. A new NOMA Wi-Fi prototype testbed is developed with the new feature of constellation rotation ability, which is used to validate the performance of our proposed method. Many experimental results show the proposed constellation rotation approach significantly decreases the BER in high signal-to-noise scenarios.

Алгоритм выбора параметров передачи для апериодического URLLC-трафика в восходящем канале

2022 · ARTICLE · ru

Сервис сверхнадежной связи с малой задержкой (англ.: Ultra-Reliable Low-Latency Communications, URLLC) является ключевым сервисом в системах сотовой связи пятого поколения (5G). Типичными требованиями к данному сервису являются обеспечение доставки данных с задержкой не более 1 мс и надежностью не менее 99,999%. В работе рассматривается сценарий передачи апериодических URLLC-данных в восходящем канале. Для выполнения строгих ограничений на время доставки пользовательские устройства используют метод доступа к каналу без запроса полосы. Согласно данному методу базовая станция заблаговременно назначает частно-временные ресурсы и выбирает параметры передачи (т.е. сигнально-кодовую конструкцию, количество попыток передачи) для каждого пользователя. Для обеспечения высокого коэффициента использования ресурсов в условиях случайного апериодически генерируемого трафика базовая станция назначает общие ресурсы нескольким пользователям, что может приводить к интерференции между передачами различных пользователей. В работе предложен алгоритм выбора параметров передачи для каждого пользователя, учитывающий канальные условия рассматриваемого пользователя и интерференцию, создаваемую передачами других пользователей. С помощью имитационного моделирования в среде NS-3 показано, что предложенный алгоритм позволяет до шести раз увеличить емкость сети по сравнению с алгоритмами, представленными в литературе.

PABAFT: Channel Prediction Approach Based on Autoregression and Flexible TDD for 5G Systems

2022 · ARTICLE · en

To achieve high gains from multiple antennas in 5G systems, the base station (gNB) constructs precoders using channel measurements obtained based on pilot signals. For high user mobility, the measurements quickly become outdated, which is especially crucial for ultra-reliable low latency communications (URLLC) traffic because it increases channel resource consumption to provide highly reliable transmissions and, consequently, reduces system capacity. Frequent pilot transmissions can provide accurate channel estimation and high-quality precoder but lead to huge overhead. Fortunately, 5G systems enable flexible time division duplex (TDD), which allows the gNB to dynamically change the configuration of downlink and uplink slots and tune the period of channel measurements. The paper exploits this feature and designs a new prediction approach based on autoregression and flexible TDD (PABAFT) that forecasts the channel between consequent pilots transmissions. To learn fine-grained channel properties, the gNB configures uplink pilot transmission in each slot. When the training data are collected, and the model is fitted, the gNB switches back to the regular slot configuration with a long pilot transmission period. Extensive simulations with NS-3 in high-mobility scenarios show that PABAFT provides the signal-to-noise ratio (SNR) close to that with the ideal knowledge of the channel at the gNB. In addition, PABAFT significantly reduces channel resource consumption and, thus, increases capacity for URLLC traffic in comparison to the existing solutions.