[論文レビュー] Large-Scale Parameters of Spatio-Temporal Short-Range Indoor Backhaul Channels at 140 GHz

Sinh Le Hong Nguyen, Katsuyuki Haneda+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 28, 2020

Millimeter-Wave Propagation and Modeling参考文献 22被引用数 39

ひとこと要約

この論文は、140 GHzの屋内チャンネル測定をショッピングモールと空港のチェックインホールで実施し、短距離バックホールリンクのオムニディレクショナルな大規模パラメータ（パスロス、遅延拡散、方位拡散）を推定し、これを3GPP NR InHモデルと比較する。

ABSTRACT

The use of above-100 GHz radio frequencies would be one of promising approaches to enhance the fifth-generation cellular further. Any air interface and cellular network designs require channel models, for which measured evidence of largescale parameters such as pathloss, delay and angular spreads, is crucial. This paper provides the evidence from quasi-static spatiotemporal channel sounding campaigns at two indoor hotspot (InH) scenarios at 140 GHz band, assuming short-range backhaul connectivity. The measured two InH sites are shopping mall and airport check-in hall. Our estimated omni-directional large-scale parameters from the measurements are found in good match with those of the Third Generation Partnership Project (3GPP) for new radios (NR) channel model in InH scenario, despite the difference of assumed link types and radio frequency range. The 3GPP NR channel model is meant for access links and said to be valid up to 100 GHz, while our measurements cover shortrange backhaul scenarios at 140 GHz. We found more deviation between our estimated large-scale parameters and those of the 3GPP NR channel model in the airport than in the shopping mall.

研究の動機と目的

• 5G+文脈における100 GHz超以上のバンドを用いた室内短距離バックホールの探求を動機づける。
• 140 GHzでの大規模チャンネルパラメータ（パスロス、遅延拡散、方位拡散）の測定証拠を提供する。
• リンク種別の違いにもかかわらず、測定パラメータが3GPP NR InHモデルにどの程度整合するかを評価する。
• ショッピングモールと空港環境の違いと、チャネルモデリングへの影響を強調する。

提案手法

• VNA、上り下り変換器、RF-オーバーファイバーを用いた140 GHzの準静的時空チャネルサウンダを使用して距離を拡張する。
• Tx/Rx高さを高くし、LOS優位のリンクを持つ2つの室内ホットスポットサイト（ショッピングモールと空港チェックインホール）で測定を実施。
• PADPのピーク検出から的な多重経路パラメータ(alpha_l, phi_l, tau_l)をアンテナ利得デ-エンベディングアプローチ(G_a = 19 dBi)で推定する。
• 推定された多重経路パラメータからオムニディレクショナル大規模パラメータ（パスロス、遅延拡散、方位拡散）を導出し、3GPP NR InH LOSモデル（周波数は140 GHzへ置換）と比較する。
• サウンダ転送関数の不安定性に対処するための較正と、パラメータ推定時のダイナミックレンジの限界を考慮する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 140 GHz室内短距離バックホールチャネルのオムニディレクショナル大規模パラメータ（パスロス、遅延拡散、方位拡散）はショッピングモールと空港環境でどうか？
• RQ2 室内ホットスポットシナリオで、140 GHz測定は周波数項を140 GHzへ調整した3GPP NR InH LOSモデルパラメータとどの程度一致するか？
• RQ3 二つの室内サイトは3GPP NRモデルからの逸脱の程度が異なるか、どの環境要因が这些差異に寄与するか？
• RQ4 測定された長遅延多重経路と角度拡散が高周波数の室内バックホール設計にとってどんな実践的影響を与えるか？

主な発見

• ショッピングモールの140 GHzでのパスロスはLOSモデルと平均+0.9 dB程度で一致（標準偏差3.6 dB）。
• ショッピングモールの遅延拡散はLOSモデルと平均+1.3 ns程度で一致（標準偏差8.5 ns）。
• ショッピングモールの方位拡散は平均でAoD+18.0°、AoA−0.2°程度で一致（標準偏差11.6°）。
• 空港ではパスロスはLOSモデルと平均-0.9 dB程度（標準偏差3.6 dB）。
• 空港は長遅延多重経路により遅延拡散がLOSモデルよりかなり大きく（平均54 ns、標準偏差40 ns）、方位拡散は一般にLOSモデル期待値より小さい（平均差分：AoD−13.4°, AoA 4.8°; std 9.1°）。
• 総じて、3GPP NR InH LOSモデルは140 GHzでショッピングモールの方が空港の測定よりよく適合する。