РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ДЛЯ РАСЧЕТА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПЛАНИРОВАНИЯ ПЕРЕДАЧ В СЕТЯХ 5G NR С УЧЕТОМ СИГНАЛЬНОГО ТРАФИКА

Цель исследования - разработка математической модели для анализа компромисса между ресурсами физического канала управления нисходящего канала связи (PDCCH - Physical Downlink Control Channel) и канала передачи данных (PDSCH - Physical Data Shared Channel) в 5G NR (New Radio, «Новое радио») при увеличении числа абонентов. Разработаны модели стратегий назначения первичных блоков ресурсов (PRB - Primary Resource Block). Затем построена ресурсная модель массового обслуживания, учитывающая потребности абонентов в обоих каналах. Численные результаты показывают, что при непоследовательном назначении PRB узким местом становится размер PDCCH, а при последовательном - недостаток ресурсов PDSCH приводит к упущенным возможностям планирования. Непоследовательное назначение ресурсов потенциально позволяет увеличить коэффициент использования PDSCH, но требует тщательной настройки соотношения ресурсов PDCCH и PDSCH. Предложенная модель позволяет определять объем ресурсов, выделяемых для PDCCH/PDSCH, в зависимости от потребностей пользователей, минимизируя упущенные возможности планирования и максимизируя использование ресурсов. Проведенное численное исследование показало, что последовательное назначение ресурсов в PDSCH приводит к значительному ухудшению производительности системы. При этом эффективное использование метода непоследовательного назначения ресурсов требует динамического изменения объема ресурсов, назначаемых каналу PDCCH.

The goal of the study is to analyze the trade-off between Physical Downlink Control Channel (PDCCH) and Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) resources in 5G NR (New Radio) as the number of subscribers increases. Using stochastic geometry and probability theory methods, the models for Primary Resource Block (PRB) assignment strategies were developed. Subsequently, by applying queueing theory, a model jointly considering subscriber demands for both channels was formulated. Numerical results indicate that with nonsequential PRB assignment, the PDCCH size becomes the bottleneck, while with sequential assignment, a lack of PDCCH resources leads to missed scheduling opportunities. Nonsequential resource assignment potentially allows for increased PDSCH utilization but requires careful tuning of the PDCCH and PDSCH resource ratio. The proposed model enables determining the volume of resources allocated for PDCCH/PDSCH based on user needs, minimizing missed scheduling opportunities and maximizing resource utilization. The numerical investigation revealed that sequential resource assignment in the PDSCH channel leads to a significant degradation in system performance. Furthermore, for effective utilization of the nonsequential resource assignment method, dynamic adjustment of the resources allocated to the PDCCH is required.