АНАЛІЗ ПЕРСПЕКТИВ ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДУ ПРОСТОРУ СТАНІВ У СУЧАСНИХ СИСТЕМАХ МОБІЛЬНОГО ЗВ’ЯЗКУ

Анотація

У зв’язку зі стрімким розвитком мобільних мереж, їхню інтеграцію
в усі сфери суспільства та суттєвим підвищенням складності сигналів, сучасні методи обробки
знаходяться в стані постійного розвитку. Із математичної точки зору, обробка сигналів у системах
5/6G із застосуванням технологій MIMO є надзвичайно важкою задачею. Класичні методи обробки
сигналів, як Zero Forcing характеризуються кубічним зростанням обчислювальної складності. Це
унеможливлює використання одночасно сценарію наднизької затримки, uRLLC, із сценарієм
надвисокої пропускної здатності, eMBB. У даній статті запропоновано підхід до обробки сигналів
за допомогою методу простору станів. Шляхом імітаційного моделювання було доведено, що
перехід від інверсії матриці каналу до обчислення вектору стану дозволяє знизити обчислювальну
складність з кубічної O(N3
) до квадратичної O(N2
). Експериментальні результати для систем MIMO
із кількістю антен до 512 демонструють значне скорочення часу виконання алгоритму. Зроблено
висновок, що представлення динаміки багатовимірного каналу у стандартній формі простору станів
забезпечує детерміновану затримку обробки, дозволяючи ефективно балансувати між вимогами
надвисокої пропускної здатності (eMBB) та наднизької затримки (URLLC) у сучасних і майбутніх
системах мобільного зв’язку.
Ключові слова: простір станів, Massive MIMO, оптимальний прийом, багатовимірні сигнали,
обчислювальна складність, Zero Forcing, 5G/6G, URLLC, eMBB

Список використаної літератури
1. Л.Н. Беркман, Л.О. Комарова, О.І. Чумак. Системи електрозв’язку та сигнали.
Навчальний посібник. – Київ: ДУТ, 2015.
2. В. К. Стеклов, Л. Н. Беркман. Теорія електричного зв’язку. – Київ: Техніка, 2006. 552 с.
3. Recommendation ITU-R M.2160-0. Framework and overall objectives of the future
development of IMT for 2030 and beyond. Geneva : International Telecommunication Union, 2023.
19 p. URL: https://www.itu.int/rec/R-REC-M.2160-0-202311-I/en.
4. Jiang W., Han B., Habibi M. A., Schotten H. D. The Road Towards 6G: A Comprehensive
Survey // IEEE Open Journal of the Communications Society. 2021. Vol. 2. P. 334–366. DOI:
https://doi.org/10.1109/OJCOMS.2021.3057679.
5. Albreem M. A., Juntti M., Shahabuddin S. Massive MIMO Detection Techniques: A Survey
// IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2019. Vol. 21, No. 4. P. 3109–3132. DOI:
https://doi.org/10.1109/COMST.2019.2935810.
6. Popovski P., Trillingsgaard K. F., Simeone O., Durisi G. 5G Wireless Network Slicing for
eMBB, URLLC, and mMTC: A Communication-Theoretic View // IEEE Access. 2018. Vol. 6. P.
55765–55779. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2872781.