ارتباطات وایرلس (بی سیم) موج میلیمتری چند گیگابیت برای 5G: از دسترسی ثابت تا شبکه های سلولی
چکیده
با رشد شدید خدمات مختلف پر رونق ارتباطات وایرلس که نیاز به افزایش پیوسته‌ی توان‌های عملیاتی داده دارند، باند مایکرووی متعارف زیر 10GHz، که به تازگی توسط تقریبا همه‌ی سیستم‌های ارتباطات همراه استفاده می‌شود، در حال رسیدن به نقطه‌ی اشباع خود در طی تنها چند سال است. بنابراین توجه طراحان سیستم رادیویی در جهت بخش‌های همواره بالاتر طیف فرکانس در تلاشی برای افزایش ظرفیت شده است. در این مقاله ما به بررسی امکان‌پذیری، مزایا و چالش‌های ارتباطات وایرلس آینده نسبت به فرکانس‌های باند E می‌پردازیم. ما با یک مرور مختصر تاریخچه‌ی طیف E-باند و خط‌مشی صدور مجوز نور (صدور مجوز سبک) و همچنین مزایا و چالش‌های آن آغاز می‌کنیم. ما سپس به معرفی ویژگی‌های انتشار سیگنال‌های E-باند می‌پردازیم که بر اساس آن‌ها برخی کاربردهای بالقوه‌ی همراه و ثابت در E-باند بررسی می‌شوند. علی‌الخصوص ما به تجزیه و تحلیل دست‌یافتنی بودن یک افزایش چندگانه‌ی غیربدیهی در لینک‌های ثابت E-باند نقطه-به-نقطه می‌پردازیم و یک سیستم پهنای باند موبایل E-باند (EMB) را به عنوان نماینده‌ای برای شبکه‌های ارتباطی همراه نسل آینده ارائه می‌دهیم. کانالیزه‌سازی و ساختار قاب سیستم EMB به طور مفصل مورد بحث قرار می‌گیرد.
پیشگفتار
در سال‌های اخیر، ویدئو بر حسب تقاضا، ویدئوکنفرانس، بازی آنلاین، آموزش الکترونیک و سلامت الکترونیکی، برای یک جمعیت به سرعت رو به رشد مشترکین جهانی با استفاده از دستگاه‌هایی از قبیل لپتاپ، تبلت و تلفن‌های هوشمند معرفی شده‌اند. رشد فزاینده‌ی در تقاضای برای این خدمات ارتباطی، نیاز به توان‌های عملیاتی داده‌ی به سرعت در حال افزایش دارد. برای پاسخگویی به این نیاز رو به رشد، فناوری‌های پیشرفته‌ی بسیاری در سیستم‌های نسل چهارم (4G)، مانند تکامل طولانی مدت (LTE) و Mobile MiMAX، برای افزایش شدید سرعت انتقال اتخاذ شده‌اند. این فناوری‌ها، شامل مدولاسیون تقسیم فرکانس متعامد (OFDM)، خروجی-چندگانه ورودی-چندگانه (MIMO)، برنامه‌نویسی کانال پیشرفته (برای مثال، توربو و بررسی-توازن کم-تراکم، LDPE، و رمزنگاری)، مدولاسیون و برنامه‌نویسی تطبیقی، درخواست تکرار خودکار هیبرید (پیوندی) (HARQ)، انشعاب سلولی، و شبکه‌بندی نامتجانس، کارامدی طیف قابل دستیابی را بسیار به حدود نظری نزدیک کرده‌اند. سیستم‌های سلولی موچود همگی زیر باندهای فرکانس 10GHz عمل می‌کنند که از پیش از این به شدت بهره‌برداری می‌شوند. بنابراین، فضای اندکی برای افزایش بیشتر سرعت انتقال در این باندهای فرکانس وجود دارد. توجه طراحان سیستم رادیویی در جهت بخش‌های بسیار بالاتر طیف فرکانس در تلاشی برای افزایش ظرفیت معطوف شده است.
ABSTRACT
With the formidable growth of various booming wireless communication services that require ever increasing data throughputs, the conventional microwave band below 10 GHz, which is currently used by almost all mobile communication systems, is going to reach its saturation point within just a few years. Therefore, the attention of radio system designers has been pushed toward ever higher segments of the frequency spectrum in a quest for increased capacity. In this article we investigate the feasibility, advantages, and challenges of future wireless communications over the Eband frequencies. We start with a brief review of the history of the E-band spectrum and its light licensing policy as well as benefits/challenges. Then we introduce the propagation characteristics of E-band signals, based on which some potential fixed and mobile applications at the E-band are investigated. In particular, we analyze the achievability of a nontrivial multiplexing gain in fixed point-to-point E-band links, and propose an E-band mobile broadband (EMB) system as a candidate for the next generation mobile communication networks. The channelization and frame structure of the EMB system are discussed in detail.
INTRODUCTION
In recent years video on demand, videoconferencing, online gaming, e-education, and ehealth have been introduced to a rapidly growing population of global subscribers using devices such as laptops, tablets, and smartphones. The formidable growth in demand for these communication services requires ever increasing data throughputs. To cater to this growing demand, many advanced technologies have been adopted in the current fourth-generation (4G) systems, such as Long Term Evolution (LTE) and Mobile WiMAX, to substantially increase the transmission rate. These technologies, including orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM), multiple-input multiple-output (MIMO), multi-user detection, advanced channel coding (e.g. turbo and low-density parity-check, LDPC, coding), adaptive coding and modulation, hybrid automatic repeat request (HARQ), cell splitting, and heterogeneous networking have made the achievable spectrum efficiency very close to the theoretical limits. Existing cellular systems all operate below 10 GHz frequency bands that are already heavily utilized. Therefore, there is little space to further increase the transmission rate in these frequency bands. The attention of radio system designers has been pushed toward ever higher segments of the frequency spectrum in a quest for capacity increase.
چکیده
پیشگفتار
تاریخچه مختصری از E-باند
تخصیص فرکانس E-باند
صدور مجوز نور برای E-باند
مزایای E-باند نسبت به سایر فناوری‌های وایرلس
بهره‌های بالای آنتن و توان خروجی مجاز
نرخ‌های داده بالای تضمین شده
انتقال‌های فاصله طولانی با انعطاف‌پذیری نیرومند آب و هوا
سیاست صدور مجوز کم هزینه و سریع فراهم کننده محافظت تضمین شده تداخل
راه‌حل وایرلس فیبر-مانند مقرون به صرفه
پالش‌های پژوهش فنی ارتباطات E-باند
انتشار E-باند
انتشار فضای آزاد
انسداد، چندراهی و انتشار
سایر فاکتورهای تخفیف در E-باند
کاربردهای E-باند ثابت
ارتباطات پهنای باند گسترده‌ی موبایل E-باند
استقرار EMB BS متراکم
تشکیل پرتوی تطبیقی
تخمین کانال متراکم
طراحی فرستنده و گیرنده هیبریدی
هماهنگی کاربر
سیستم‌های هیبریدی EMB و 4G
کانالیزه‌سازی و ساختار قاب
نتیجه‌گیری
ABSTRACT
INTRODUCTION
E-BAND SPECTRUM
A BRIEF HISTORY OF E-BAND
E-BAND FREQUENCY ALLOCATION
LIGHT LICENSING FOR E-BAND
BENEFITS OF E-BAND OVER OTHER WIRELESS TECHNOLOGIES
TECHNICAL RESEARCH CHALLENGES OF E-BAND COMMUNICATIONS
E-BAND PROPAGATION
FREE SPACE PROPAGATION
BLOCKAGE, MULTIPATH, AND SCATTERING
OTHER ATTENUATION FACTORS AT E-BAND
FIXED E-BAND APPLICATIONS
E-BAND MOBILE BROADBAND COMMUNICATIONS
DENSE EMB BS DEPLOYMENT
ADAPTIVE BEAMFORMING
SPARSE CHANNEL ESTIMATION
HYBRID TRANCEIVER DESIGN
USER COOPERATION
HYBRID EMB AND 4G SYSTEMS
CHANNELIZATION AND FRAME STRUCTURE
CONCLUSIONS
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه