Метод оценки характеристик систем 5G/6G "новое радио" с учетом макро- и микромобильности пользователей

Оценка производительности сотовых систем 5G/6G «новое радио», как правило, проводится в предположении о статичном местоположении пользователей и идеально направленных антеннах, которые оправданы для случая регулярной синхронизации между пользовательским устройством (ПУ) и базовой станцией (БС). Однако в случае работы с имеющими высокую энергоэффективность ПУ с ограниченным функционалом (RedCap - Reduced Capability) БС реже получает информацию о качестве принимаемого устройством сигнала, которое меняется при перемещении ПУ. Это приводит к необходимости исследования динамики показателей эффективности систем с ПУ RedCap во времени. В статье для анализа спектральной эффективности в зависимости от расстояния между БС и ПУ и направленности антенны ПУ в произвольный момент времени используются инструменты стохастической геометрии и теории случайных блужданий. Численный эксперимент показал, что макромобильность оказывает существенное влияние на спектральную эффективность, влияние микромобильности меньше и проявляется только на коротких промежутках времени, при этом размер фазированной антенной решетки (ФАР) на стороне БС практически не влияет на полученный результат.

The performance of 5G/6G cellular “new radio” systems is typically evaluated using static user location and perfectly directional antennas which are justified in the case of regular synchronisation between the user equipment (UE) and the base station (BS). However, in the case of high energy-efficient UEs with limited RedCap functionality, BS is less likely to get information about the quality of the signal received by the device which changes when the UE moves. This leads to the need to investigate the dynamics of the performance indicators of systems with RedCap UEs over time. In the paper, tools of stochastic geometry and random walk theory are used to analyze the spectral efficiency depending on the distance between the BS and the UE and the directionality of the UE antenna at a random moment of time. A numerical experiment has shown that macromobility has a significant impact on the spectral efficiency, the impact of micromobility is smaller and appears only at short time intervals, while the size of the phased antenna array on the BS side practically does not affect the obtained result.