Caracterización de comunicaciones eVTOL de próxima generación de baja latencia: desde modelado de canal hasta evaluación de rendimiento
Autores: Mak, Bing; Arya, Sudhanshu; Wang, Ying; Ashdown, Jonathan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Caracterización de comunicaciones eVTOL de próxima generación de baja latencia: desde modelado de canal hasta evaluación de rendimiento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Comunicación inalámbrica
EVTOL
Modelo de canal
Latencia
SNR
Probabilidad de interrupción
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 44
Citaciones: Sin citaciones
Las redes de comunicación inalámbrica de próxima generación se espera que ofrezcan velocidades de datos extremadamente altas respaldadas por una latencia muy baja y aplicaciones radicalmente nuevas, que requieren un nuevo paradigma de tecnología de radio inalámbrica. Sin embargo, es crucial asistir el enlace de radio sobre el canal altamente dinámico y variable rápidamente para satisfacer los diversos requisitos de las redes inalámbricas de próxima generación. Recientemente, la comunicación a través de despegue y aterrizaje vertical eléctrico autónomo (eVTOL) ha cobrado impulso, debido a su potencial para implementaciones de red rentables. Se considera una de las tecnologías más prometedoras concebidas para soportar terminales de radio inteligentes. Sin embargo, para proporcionar comunicaciones eficientes y confiables entre estaciones base terrestres y eVTOL, así como entre eVTOL y otros eVTOL, son indispensables modelos realistas de canal eVTOL. En este documento, proponemos un modelo de canal estocástico basado en geometría no estacionaria para enlaces de comunicación eVTOL. El marco del modelo de canal eVTOL propuesto considera la no estacionariedad en el dominio del tiempo y la trayectoria arbitraria de eVTOL, y es lo suficientemente general para admitir bandas C versátiles. Uno de los desafíos críticos para eVTOL es el rápido despegue y aterrizaje vertical que afecta el canal de comunicación de propagación regular. Además, presentamos un nuevo método para estimar la relación señal-ruido sobre el canal eVTOL dinámico no estacionario y de tiempo variante utilizando la técnica de filtrado adaptativo de ventana deslizante. Además, presentamos un enfoque de teoría de la información para caracterizar la demora de transmisión de extremo a extremo sobre el canal eVTOL y demostrar que el esquema de transmisión óptimo depende fuertemente de la configuración del enlace eVTOL. Además, para analizar la ocurrencia de regiones de desvanecimiento profundo en los enlaces eVTOL, analizamos la probabilidad de interrupción, que es una métrica de rendimiento importante para los canales inalámbricos que operan sobre canales de desvanecimiento dinámicos, y hacemos la importante observación de que la probabilidad de interrupción aumenta de forma no lineal con la altura de eVTOL. Además, consideramos las especificaciones y datos de eVTOL disponibles comercialmente para validar el modelo de canal y analizar el corrimiento Doppler y la latencia para los perfiles de velocidades de aceleración y desaceleración exponenciales durante la operación de despegue y aterrizaje. Este documento proporciona un enfoque nuevo y práctico para el diseño, optimización y evaluación del rendimiento de las futuras comunicaciones inalámbricas asistidas por eVTOL de próxima generación.
Descripción
Las redes de comunicación inalámbrica de próxima generación se espera que ofrezcan velocidades de datos extremadamente altas respaldadas por una latencia muy baja y aplicaciones radicalmente nuevas, que requieren un nuevo paradigma de tecnología de radio inalámbrica. Sin embargo, es crucial asistir el enlace de radio sobre el canal altamente dinámico y variable rápidamente para satisfacer los diversos requisitos de las redes inalámbricas de próxima generación. Recientemente, la comunicación a través de despegue y aterrizaje vertical eléctrico autónomo (eVTOL) ha cobrado impulso, debido a su potencial para implementaciones de red rentables. Se considera una de las tecnologías más prometedoras concebidas para soportar terminales de radio inteligentes. Sin embargo, para proporcionar comunicaciones eficientes y confiables entre estaciones base terrestres y eVTOL, así como entre eVTOL y otros eVTOL, son indispensables modelos realistas de canal eVTOL. En este documento, proponemos un modelo de canal estocástico basado en geometría no estacionaria para enlaces de comunicación eVTOL. El marco del modelo de canal eVTOL propuesto considera la no estacionariedad en el dominio del tiempo y la trayectoria arbitraria de eVTOL, y es lo suficientemente general para admitir bandas C versátiles. Uno de los desafíos críticos para eVTOL es el rápido despegue y aterrizaje vertical que afecta el canal de comunicación de propagación regular. Además, presentamos un nuevo método para estimar la relación señal-ruido sobre el canal eVTOL dinámico no estacionario y de tiempo variante utilizando la técnica de filtrado adaptativo de ventana deslizante. Además, presentamos un enfoque de teoría de la información para caracterizar la demora de transmisión de extremo a extremo sobre el canal eVTOL y demostrar que el esquema de transmisión óptimo depende fuertemente de la configuración del enlace eVTOL. Además, para analizar la ocurrencia de regiones de desvanecimiento profundo en los enlaces eVTOL, analizamos la probabilidad de interrupción, que es una métrica de rendimiento importante para los canales inalámbricos que operan sobre canales de desvanecimiento dinámicos, y hacemos la importante observación de que la probabilidad de interrupción aumenta de forma no lineal con la altura de eVTOL. Además, consideramos las especificaciones y datos de eVTOL disponibles comercialmente para validar el modelo de canal y analizar el corrimiento Doppler y la latencia para los perfiles de velocidades de aceleración y desaceleración exponenciales durante la operación de despegue y aterrizaje. Este documento proporciona un enfoque nuevo y práctico para el diseño, optimización y evaluación del rendimiento de las futuras comunicaciones inalámbricas asistidas por eVTOL de próxima generación.