Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2024, № 11 · RADIO ENGINEERING

Model of spatial distribution of the signal/interference ratio in a network of Ultra-Wideband transceivers

A.S. Zubkov1,2, L.V. Kuzmin1, E.V. Efremova1

1 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
2 Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University), Dolgoprudnyi
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2024.11.22 UDC 621.396 EDN PKVGUU

Abstract

А model of the spatial distribution of the useful signal/interference ratio in a network of cooperatively interacting ultra-wideband transceivers located in a common radio visibility region is proposed. The model includes one group of devices exchanging a useful signal, and two groups of devices that are a source of signals playing a role of interference in relation to the first. The ratio of the power of the useful signal of the first group to the total power of the interference signals emitted by devices of the other two groups is estimated. Spatial boundaries are established within which the useful/interfering signal ratio is not less than a specified value.

  • ultra-wideband chaotic radio pulses
  • ultra-wideband signals
  • chaotic signals
  • coherent emission of chaotic signals
  • coherent reception
Аннотация (на русском)

Модель пространственного распределения отношения полезный сигнал/помеха в сети сверхширокополосных приемопередатчиков

В работе предлагается и анализируется модель, описывающая пространственное распределение отношения полезный сигнал/помеха в сети из кооперативно взаимодействующих сверхширокополосных приёмопередатчиков, находящихся в общей области радиовидимости. Модель включает одну группу устройств, обменивающихся полезным сигналом, и две группы устройств, являющихся источником сигналов, играющих роль помехи по отношению к первой. Оценивается отношение мощности полезного сигнала первой группы, к совокупной мощности помеховых сигналов, которые излучают устройства двух других групп. Устанавливаются пространственные границы, в пределах которых отношение полезный/помеховый сигнал не меньше заданного значения.

For citation

Zubkov A.S., Kuzmin L.V., Efremova E.V. Model of spatial distribution of the signal/interference ratio in a network of Ultra-Wideband transceivers // Journal of Radio Electronics. – 2024. – No. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.11.22

References

  1. Wang M. et al. An overview of enhanced massive MIMO with array signal processing techniques // IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing. - 2019. - Т. 13. - №. 5. - С. 886-901.
  2. Wang Z. et al. Extremely Large-Scale MIMO: Fundamentals, Challenges, Solutions, and Future Directions // IEEE Wireless Commun. - 2024. - V. 31. - № 3. - P. 117-124.
  3. Huo Y. et al. Technology trends for massive MIMO towards 6G // Sensors. - 2023. - Т. 23. - №. 13. - С. 6062.
  4. Elbir A.M. et al. Near-Field Terahertz Communications: Model-Based and Model-Free Channel Estimation // IEEE Access. - 2023. - V. 11. - P. 36409-36420.
  5. Liu Y. et al. Near-Field Communications: A Tutorial Review // IEEE Open J.Commun. Soc. 2023. Vol. 4. P. 1999-2049.
  6. Zhang Y. et al. Mixed Near- and Far-Field Communications for Extremely Large-Scale Array: An Interference Perspective // IEEE Commun. Lett. 2023. Vol. 27, № 9. P. 2496-2500, https://doi.org/10.1109/LCOMM.2023.3296409.
  7. Ning B. et al. Beamforming technologies for ultra-massive MIMO in terahertz communications // IEEE Open Journal of the Communications Society. - 2023. - Т. 4. - С. 614-658.
  8. Kuzmin L. V., Efremova E. V., Itskov V. V. Modulation, Shaping and Replicability of UWB Chaotic Radiopulses for Wireless Sensor Applications // Sensors. - 2023. V. 23. - №. 15. - P. 6864.
  9. IEEE Std 802.15.4z-2020 (Amendment to IEEE Std 802.15.4-2020); IEEE Standard for Low-Rate Wireless Networks-Amendment 1: Enhanced Ultra Wideband (UWB) Physical Layers (PHYs) and Associated Ranging Techniques. IEEE Press: New York, NY, USA, 2020; pp. 1-174.
  10. Miller, L.E. Why UWB? A Review of Ultrawideband Technology // Technical report. Wireless Communication Technologies Group. National Institute of Standards and Technology Gaithersburg. Maryland, USA. 2003.
  11. Sergienko S. UWB Technology Review: Modules, Characteristics, Usage, Perspectives // 15 Feb 2021. [Электронный ресурс]. URL: https://sirinsoftware.com/blog/uwb-technology-review-modules-characteristics-usage-perspectives (дата обращения: 15.07.2024)
  12. Dmitriev A., Ryzhov A., Sierra-Teran C. Statistical Characteristics of Differential Communication Scheme Based on Chaotic Radio Pulses // Electronics. - 2023. - V. 12. - №. 6. - P. 1495.
  13. Kuzmin L. V., Efremova E. V. Filtering and Detection of Ultra-Wideband Chaotic Radio Pulses with a Matched Frequency-Selective Circuit // Electronics. - 2023. - V. 12. - №. 6. - P 1324.
  14. Zhou Q. F., Lau F. C. M. Analytical performance of M-ary time-hopping orthogonal PPM UWB systems under multiple access interference // IEEE transactions on communications. - 2008. - Т. 56. - №. 11. - С. 1780-1784.
  15. Song Y. et al. A real time UWB MIMO system with programmable transmit waveforms: Architecture, algorithms and demonstrations // IEEE transactions on antennas and propagation. - 2012. - Т. 60. - №. 8. - С. 3933-3940.
  16. Yin Z. et al. A joint multiuser detection scheme for UWB sensor networks using waveform division multiple access // IEEE Access. - 2017. - Т. 5. - С. 11717-11726.
  17. Кузьмин Л. В. и др. Эксперименты по когерентному сложению хаотических радиоимпульсов в беспроводном канале // Радиотехника и электроника. - 2023. - Т. 68. - №. 12. - С. 1178-1183.
  18. Кузьмин Л. В. и др. Макетирование когерентной генерации и сложения сверхширокополосных хаотических радиоимпульсов в беспроводном канале // Материалы X Всероссийской научно-технической конференции, "Обмен опытом в области создания сверхширокополосных радиоэлектронных систем" ("СВЧ-2024"), 16-17 апреля 2024 г., г. Омск, Стр. 99-109.
  19. Дмитриев А.С., Ефремова Е.В., Кузьмин Л.В. Генерация последовательности хаотических импульсов при воздействии периодического сигнала на динамическую систему // Письма в ЖТФ. - 2005. - Т. 31. - №22. - С. 29-35.
  20. Дмитриев А.С. и др. Генерация потока хаотических импульсов в динамической системе с внешним (периодическим) воздействием // Радиотехника и электроника. - 2006. - Т. - 51. - № 5. - С. 593-604.
  21. Dmitriev A. et al. Forming pulses in nonautonomous chaotic oscillator // Int. J. of Bifurcation and Chaos. 2007. Т. 17. №. 10. С. 3443-3448.
  22. Andreyev Y. V. Energy Radiation Pattern of Ultra-Wideband Chaotic Ensemble // 2019 Russian Open Conference on Radio Wave Propagation (RWP). - IEEE, 2019. - Т. 1. - С. 364-367.
  23. Зубков А.С., Кузьмин Л.В. Модель пространственно-временного когерентного сложения сверхширокополосных хаотических радиоимпульсов, генерируемых независимыми излучателями // Труды X Международная конференция. "Инжиниринг и телекоммуникации En&T - 2023". 22-23 ноября, 2023. Сборник тезисов. [Электронный ресурс]. URL: http://books.mipt.ru. Загл. с титул. экрана. ISBN 978-5-7417-0841-5 (сетевое) (дата обращения: 28.02.2024)
  24. Зубков А.С., Кузьмин Л.В., Ефремова Е.В. Модель пространственно-временного когерентного сложения сверхширокополосных хаотических радиоимпульсов, формируемых независимыми излучателями // Радиотехника и электроника. - 2024. - Т. 69. - №. 4. (в печати).