Propagation Measurements and Analyses at 28 GHz via an Autonomous Beam-Steering Platform

要約

このホワイト ペーパーでは、28 GHz V2X 伝搬モデリング用のスライディング相関チャネル サウンダ セットアップで指向性ホーン アンテナを機械的に操縦するための自律アライメントおよび追跡プラットフォームの設計について詳しく説明します。
パン アンド チルト サブシステムは、オープン ループ サーボ ユニットによって駆動され、慣性モーション コントローラーによって調整される、ヨー軸とピッチ軸に沿った無制限の回転可動性を促進します。
リアルタイム キネマティクスによって精度が向上したジオポジショニング サブシステムにより、フォールト トレランスを備えた Apache Kafka メッセージング ミドルウェア フレームワークを介して、送信機と受信機の間でナビゲーション イベントを共有できます。
ここで、当社のシステムは、17 cm の 3D ジオポジショニング精度、1.1 度の平均主軸ポジショニング精度、および 27.8 ミリ秒の平均追跡応答時間を示しています。
重要なことに、完全に自律的なアンテナの位置合わせと追跡により、連続した一連の測定が容易になります。これは、車両ネットワークのミリ波チャネル モデリングに固有かつ重要な必要条件です。
NSF POWDER テストベッドで都市部と郊外にまたがるルートに沿って収集された電力遅延プロファイルは、3GPP TR38.901 および ITU-R M.2135 規格を含むパスロス評価で使用されます。
経験的に、これらのモデルは、都市部の群葉や郊外の無線環境で 28 GHz のパスロス動作を正確に捉えることができないことを示しています。
SAGE アルゴリズムによる到来角の RMS 方向拡散分析に加えて、信号のデコヒーレンス研究を実行し、距離と位置合わせの影響下での空間/角度自己相関係数の指数モデルを導き出します。

要約(オリジナル)

This paper details the design of an autonomous alignment and tracking platform to mechanically steer directional horn antennas in a sliding correlator channel sounder setup for 28 GHz V2X propagation modeling. A pan-and-tilt subsystem facilitates uninhibited rotational mobility along the yaw and pitch axes, driven by open-loop servo units and orchestrated via inertial motion controllers. A geo-positioning subsystem augmented in accuracy by real-time kinematics enables navigation events to be shared between a transmitter and receiver over an Apache Kafka messaging middleware framework with fault tolerance. Herein, our system demonstrates a 3D geo-positioning accuracy of 17 cm, an average principal axes positioning accuracy of 1.1 degrees, and an average tracking response time of 27.8 ms. Crucially, fully autonomous antenna alignment and tracking facilitates continuous series of measurements, a unique yet critical necessity for millimeter wave channel modeling in vehicular networks. The power-delay profiles, collected along routes spanning urban and suburban neighborhoods on the NSF POWDER testbed, are used in pathloss evaluations involving the 3GPP TR38.901 and ITU-R M.2135 standards. Empirically, we demonstrate that these models fail to accurately capture the 28 GHz pathloss behavior in urban foliage and suburban radio environments. In addition to RMS direction-spread analyses for angles-of-arrival via the SAGE algorithm, we perform signal decoherence studies wherein we derive exponential models for the spatial/angular autocorrelation coefficient under distance and alignment effects.

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