60 GHz mm-Dalga Bandı için Üç Boyutlu Bina İçi Büyükölçek ÇGÇÇ Kanal Modelleme

Yıl 2018, Cilt: 30 Sayı: 2, 175 - 184, 19.09.2018

Barış Yüksekkaya

Öz

Bu makalede, beşinci nesil (5G) 60 GHz milimetre dalga (mm-dalga) çok girdili çok çıktılı iletişim sistemleri için bina içi üç boyutlu (3D) kanal modelleme işlemleri bilgisayar ortamında gerçekleştirilmiştir. 5G iletişim sistemlerinde kullanılacak en önemli aday teknolojilerden biri olan mm-dalga iletişimde kanal karakteristik özelliklerinin modellenmesi önem taşımaktadır. Ancak, mm-dalga iletişiminin bu önemine rağmen literatürdeki kanal modelleme çalışmaları yeterli değildir. Bu çalışmada literatürde katkıda bulunmak amacıyla bilgisayar ortamında kanal modelleme ve çoklu yol kanal katsayıları hesaplanması işlemleri gerçekleştirilmiştir. Kanal modellemesi işleminde iletişim ortamının, verici anten dizisinin ve alıcı anten dizilerinin geometrileri ortaya çıkartılmıştır ve ışın takip etme yöntemi ile tüm çoklu yol kanalları hesaplanmıştır. Modellemesi gerçeklenen mm-dalga kanalların başarımlarının incelenmesi için çoklu yol gecikme yayılımı ve çoklu yol güç içeriği sonuçları incelenmiştir ve gelecekteki donanım uygulamalarını test etmek için kullanılacak yararlı bir simülasyon elde edilmiştir. Gerçekleştirilen simülasyonlar sonucunda incelenilen mm-dalga kanalların gecikme yayılımının uzunluğu nedeniyle frekans seçici kanallar olduğu ortaya konulmuştur.Bu makalede, beşinci nesil (5G) 60 GHz milimetre dalga (mm-dalga) çok
girdili çok çıktılı iletişim sistemleri için bina içi üç boyutlu (3D) kanal
modelleme işlemleri bilgisayar ortamında gerçekleştirilmiştir. 5G iletişim
sistemlerinde kullanılacak en önemli aday teknolojilerden biri olan mm-dalga
iletişimde kanal karakteristik özelliklerinin modellenmesi önem taşımaktadır. Ancak,
mm-dalga iletişiminin bu önemine rağmen literatürdeki kanal modelleme
çalışmaları yeterli değildir. Bu çalışmada literatürde katkıda bulunmak
amacıyla bilgisayar ortamında kanal modelleme ve çoklu yol kanal katsayıları
hesaplanması işlemleri gerçekleştirilmiştir. Kanal modellemesi işleminde
iletişim ortamının, verici anten dizisinin ve alıcı anten dizilerinin geometrileri
ortaya çıkartılmıştır ve ışın takip etme yöntemi ile tüm çoklu yol kanalları
hesaplanmıştır. Modellemesi gerçeklenen mm-dalga kanalların başarımlarının
incelenmesi için çoklu yol gecikme yayılımı ve çoklu yol güç içeriği sonuçları
incelenmiştir ve gelecekteki donanım uygulamalarını test etmek için
kullanılacak yararlı bir simülasyon elde edilmiştir. Gerçekleştirilen
simülasyonlar sonucunda incelenilen mm-dalga kanalların gecikme yayılımının
uzunluğu nedeniyle frekans seçici kanallar olduğu ortaya konulmuştur.

Anahtar Kelimeler

Kablosuz İletişim, Beşinci Nesil İletişim Sistemleri, Büyükölçek ÇGÇÇ, Kanal Modelleme, Işın Takip Etme

Kaynakça

• 1. Akın, M., Çakır, M., Yıldız, D., Özgen, H.ve Yarkan, S. (2015). A low–cost, real–time, and short–range software–defined digital wireless communications transceiver design and implementation at baseband. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 30(2): 217-224. 2. Yıldırım Okay, F. ve Özdemir, S. (2015). Improving coverage in wireless sensor networks using multi-objective evolutionary algorithms. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 30(2): 143-153. 3. Index, C.V.N. (2017). Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update 2016-2021. 4. Rappaport, T.S., Sun, S., Mayzus, R., Zhao, H., Azar, Y., Wang, K., Wong, G.N., Schulz, J.K., Samimi, M.ve Gutierrez, F. (2013). Millimeter wave mobile communications for 5G cellular: It will work!. IEEE Access, 1: 335-349. 5. Yong, S.K. ve Chong, C.-C. (2007). An overview of multigigabit wireless through millimeter wave technology: Potentials and technical challenges. EURASIP J. Wireless Commun. and Networking, 1: 50-50. 6. Brady, J., Behdad, N. ve Sayeed, A.M. (2013). Beamspace MIMO for millimeter-wave communications: System architecture, modeling, analysis, and measurements. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 61(7): 3814-3827. 7. Gupta, A. ve Jha, R.K. (2015). A survey of 5G network: Architecture and emerging technologies. IEEE Access, 3: 1206-1232. 8. Agiwal, M., Roy, A. ve Saxena, N. (2016). Next generation 5G wireless networks: A comprehensive survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 18(3): 1617-1655. 9. F.C.C. (1997). Millimeter-wave propagation: Spectrum management implications. Federal Communications Commission Document. 10. Xiao, S., Zhou, M. ve Zhang, Y. (2008). Millimeter Wave Technology in Wireless PAN, LAN, and MAN. CRC Press. 11. Goldsmith, A. (2005). Wireless Communications. Cambridge University Press. 12. Smulders, P. (2002). Exploiting the 60 GHz band for local wireless multimedia access: prospects and future directions. IEEE Communications Magazine, 40(1): 140-147. 13. German, G., Spencer, Q., Swindlehurst, L. ve Valenzuela, R. (2001). Wireless indoor channel modeling: Statistical agreement of ray tracing simulations and channel sounding measurements. IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP'01), 4: 2501-2504. 14. Gaddar, M., Talbi, L. ve Denidni, T.A. (2003). Millimeter wave propagation modelling for indoor high-speed PC systems, International Conference on Antennas and Propagation (ICAP 2003), 2: 767-770. 15. Sasmal, S., Mishra, S., Behera, B.R. ve Bandopadhaya, S. (2016). Ray tracing channel model for millimeter-(mm-) wave systems. IEEE International Conference on Advanced Communication Control and Computing Technologies (ICACCCT), 281-284. 16. Gustafson, C., Haneda, K., Wyne, S. ve Tufvesson, F. (2014). On mm-wave multipath clustering and channel modeling. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 62(3): 1445-1455. 17. Torkildson, E., Madhow, U. ve Rodwell, M. (2011). Indoor millimeter wave MIMO: Feasibility and performance. IEEE Transactions on Wireless Communications, 10(12): 4150-4160. 18. Samimi, M.K. ve Rappaport, T.S. (2014). Characterization of the 28 GHz millimeter-wave dense urban channel for future 5G mobile cellular. Technical Report TR 2014-001. 19. MacCartney, G.R., Zhang, J., Nie, S. ve Rappaport, T.S. (2013). Path loss models for 5G millimeter wave propagation channels in urban microcells. IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), 3948-3953. 20. Sulyman, A.I., Nassar, A.T., Samimi, M.K., Maccartney, G.R., Rappaport, T.S. ve Alsanie, A. (2014). Radio propagation path loss models for 5G cellular networks in the 28 GHz and 38 GHz millimeter-wave bands. IEEE Communications Magazine, 52(9): 78-86. 21. Nee, R.V. ve Prasad, R. (2000). OFDM for Wireless Multimedia Communications. Artech House, Inc.