Modelos de canal disponibles

Para la quinta generación de comunicaciones móviles será necesario un modelo de canal basado en los ya existentes modelos de canal estocásticos basados en geometría (GSCM). Estos modelos son populares en parte por su escalabilidad y razonable complejidad. Algunos de estos modelos vienen recogidos en un estudio sobre el modelo de canal de 5G [35]:

WINNER/IMT-Advanced

Ambos modelos contemplan un conjunto de escenarios diferentes que van desde los de interior a una amplia variedad de interior a exterior y exteriores. La parametrización de estos modelos tuvo lugar tras una serie de campañas de medidas de canal (como el ejemplo del punto 5.3.4). Las primeras implementaciones tenían parametrizaciones en dos dimensiones solamente, mientras que las posteriores contaron con la dimensión de elevación. Algunos de estos parámetros de menor escala son los ángulos de salida y llegada de los rayos, el retardo de propagación y la potencia. Los de gran escala como el shadowing y el retardo de dispersión evolucionan más suavemente.

La extensión de los modelos del WINNERII/+ es conocida como Quadriga y consiste en un modelo totalmente en 3D con polarización geométrica y que puede ser utilizado tanto para canales terrestres como para comunicaciones por satélite. Este modelo soporta la evolución temporal continua para enlaces con una sola estación base con desvanecimientos.

Los modelos GSCM no son consistentes espacialmente, lo que quiere decir que no soportan totalmente el movimiento continuo más allá de intervalos fijos. La asunción de onda plana hace que también se asuma que los arrays de antenas son suficientemente pequeños para que todos los elementos experimenten los mismos parámetros de gran escala. Esta condición no puede ser asumida por los requisitos del 5G. Otra de las características de los modelos GSCM es que la mayoría están hechos para la planificación celular con estaciones fijas, por lo que no cubrirían los enlaces dispositivo a dispositivo (D2D). Por supuesto otra de las características es que fueron desarrollados para las frecuencias que se emplean en la actualidad (no para ondas milimétricas).

COST 2100

El modelo COST 2100 está estrechamente relacionado al modelo anterior porque ambos tienen el mismo origen. Este modelo sin embargo soporta la evolución no estacionaria y continua del canal radio. Si un UE está dentro de una región de visibilidad de una agrupación de celdas (cluster), la señal se propagará por ellas. Contempla dos tipos de clusters, diferenciándolos por si soportan la técnica del rebote.

Este modelo soporta el modelado de ondas esféricas y también la consistencia espacial mediante clusters localizados geográficamente y sus correspondientes regiones de visibilidad. Sin embargo, el modelo no contempla los casos de movilidad en los dos extremos del enlace y no puede ser aplicado al D2D. También es complicado parametrizar este modelo en distintos entornos a partir de medidas realizadas, porque los parámetros como las propiedades de los clusters no son fáciles de extraer de las medidas.

IEEE 802.11 para 60 GHz

El modelo de canal IEEE 802.11 ad está pensado para redes de área local inalámbricas (WLANs) en las que se requiere una elevada tasa de datos. El modelo describe el canal proporcionando características espaciotemporales precisas incluyendo la polarización y el soporte al beamforming y a las características no estacionarias del canal. Como resultado de medidas experimentales y simulaciones de trazado de rayos, el modelo es parametrizado para tres escenarios de interior, denominados cuarto de conferencias, cubículo y salón. Sin embargo, como los parámetros del modelo son determinados de manera determinística, la parametrización de cada escenario es única y no puede ser extrapolada a otros escenarios similares.

Modelo de canal del METIS

El modelo de canal final del METIS estará basado en los modelos previos WINNERII y WINNER+ en la medida de lo posible. Las extensiones y modificaciones que se requieran procederán de campañas de medidas. Las principales modificaciones serán el rango de frecuencias, la consistencia espacial, una tercera dimensión (elevación) y la introducción de ondas esféricas.

 Rango de frecuencias

El modelo WINNERII/+ y el IMT-Advanced fueron diseñados para frecuencias por debajo de los 6 GHz. El nuevo modelo del METIS deberá cubrir el rango de frecuencias que va desde los 380 MHz a los 86 GHz. Debido al extremadamente largo rango de frecuencias y a la limitación de disponibilidad de sondas de canal, sólo podrán ser tomadas medidas en algunas frecuencias concretas. El resto de medidas deberán ser rellenadas mediante simulaciones e interpolación.

 Consistencia espacial

Para obtener la consistencia espacial será necesario definir la localización espacial del cluster (coordenadas) y el tiempo de vida de su región de visibilidad. Para el caso de un único rebote, el retardo y los ángulos de salida y llegada dependen unos de otros de acuerdo a la geometría. Sin embargo, en el caso de múltiples rebotes son independientes.

Cuando el transmisor o el receptor se mueven una distancia corta, los ángulos y el retardo son ajustados basándose en la geometría. En movimientos mayores la localización del cluster debe ser actualizada dependiendo de su región de visibilidad. Cuando un dispositivo se está moviendo, los clusters se actualizan individualmente dependiendo de sus regiones de visibilidad. Para el caso de un único rebote el transmisor y el receptor se encuentran dentro de la misma región de visibilidad, mientras que para el de rebote múltiple cada uno tiene la suya propia.

Esta aproximación permite la movilidad de ambos extremos (EBs móviles, D2D) y la evolución temporal suave de los parámetros de gran y pequeña escala.

 Extensión 3D

La extensión del modelo a 3D sigue los principios del 3GPP y fue vista en el apartado 4.3.3.2. Queda por modelar de forma más precisa la difracción por encima de los edificios en los casos de macroceldas.

 Ondas esféricas

Para tener en cuenta las ondas esféricas en el modelo de canal podría formularse una ecuación de manera muy similar a la de las ondas planas, y el canal entre la antena transmisora n y la antena receptora m quedaría definido mediante la ecuación 5.1:

= ∑ = − · · · exp [� · [ + · ] − · [ + · ] + [� + � ]� ] (5.1) Donde:

: matriz de amplitud polarimétrica compleja de la l-ésima onda esférica (N en total) − � : vectores de patrón de antena polarimétrica complejos que corresponden a los vectores de onda y

� : vectores de posición de los elementos de las antenas transmisora y receptora respecto a un punto de referencia en ellas

�: frecuencia angular � : frecuencia Doppler

� : retardo de propagación entre los elementos de la antena transmisora y receptora