КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 25-49-00232
НазваниеРазработка технологии H-MIMO для будущих систем беспроводной связи
РуководительХоров Евгений Михайлович, Доктор технических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича Российской академии наук, г Москва
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2025 г. - 2027 г. |
Конкурс№99 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (NSFC).
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки, 09-706 - Радио- и телевизионные системы, радиолокация и связь
Ключевые словаГолографические MIMO-системы, Активные реконфигурируемые метаповерхности, 6G, Реконфигурируемые Интеллектуальные Поверхности (РИП), Антенный массив, Интерференция, Взаимное влияние в антенных массивах
Код ГРНТИ28.17.19, 49.37.29, 49.03.11
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Существующие в настоящее время подходы к повышению пропускной способности и покрытия систем беспроводной связи включают использование множества передающих антенн (англ.: massive Multiple Input Multiple Output) и передачу в миллиметровом диапазоне. К сожалению, применение данных подходов в беспроводных системах будущего, таких как системы сотовой связи 6G, может быть недостаточно ввиду высокой стоимости и энергопотребления высокочастотного телекоммуникационного оборудования с большим числом антенн. Поэтому актуальной является задача разработки решений, способных существенно повысить производительность сетей без значительного увеличения энергопотребления и стоимости оборудования.
Одной из технологий, которая может решить данную задачу, является голографические MIMO-системы (англ. Holographic MIMO, H-MIMO). H-MIMO-системы представляют из себя системы связи, в которых применяются метаповерхности (H-MIMO-поверхности), которые состоят из множества пассивных или активных элементарных ячеек (ЭЯ), каждая из которых обладает управляющим элементом для изменения амплитуды и фазы отраженного или обрабатываемого сигнала. H-MIMO-поверхности в отличие от обычных MIMO-передатчиков могут формировать очень узкие (сверхнаправленные) лучи за счет того, что расстояние между ЭЯ меньше половины длины волны. Также, особенностью активных H-MIMO-поверхностей, способных передавать и принимать сигналы является использование одного радиомодуля для группы из тысяч ЭЯ. Несмотря на то что H-MIMO является широко обсуждаемой темой в научном сообществе, существующие исследования основываются на упрощенных моделях. Во-первых, используется допущение о независимости взаимного влияния ЭЯ от состояний их управляющих элементов. Во-вторых, зачастую рассматриваются активные H-MIMO-поверхности, в которых для каждой ЭЯ необходим собственный радиомодуль. Данные допущения являются критическими и препятствуют развитию H-MIMO-систем.
Этот проект направлен на разработку методов построения, моделирования и управления H-MIMO-системами для повышения скорости передачи данных и увеличения зоны покрытия беспроводных сетей нового поколения. Особенностью разработанных методов является учет взаимного влияния между ЭЯ в разных состояниях и ограниченного числа радиомодулей, управляющими большим числом ЭЯ.
В результате проекта будет проведено подробное исследование методов повышения эффективности передачи данных в беспроводных системах связи будущего с помощью технологии H-MIMO. Будут разработаны архитектура H-MIMO-поверхности, методы формирования и обработки сигналов в H-MIMO. Также в результате проекта будут разработаны алгоритмы мультиплексирования передаваемых сигналов с помощью H-MIMO для обеспечения множественного доступа. На основе полученных результатов будут разработаны методы интеграции H-MIMO в различные телекоммуникационные технологии, такие как системы связи 6G, спутниковая связь, беспроводные локальные сети, и т.д. Одним из результатов проекта станет платформа имитационного моделирования H-MIMO-систем, которая будет иметь открытый исходный код и может широко использоваться исследовательским сообществом. Решения, разработанные в рамках этого проекта, позволят ускорить развитие технологии H-MIMO и создать основу для ее повсеместного внедрения.
Ожидаемые результаты
В рамках данного проекта будут разработаны методы построения, моделирования и управления H-MIMO-системами для повышения скорости передачи данных и увеличения зоны покрытия беспроводных сетей нового поколения. В частности, будут разработаны следующие решения:
– метод оценки матрицы взаимного влияния для H-MIMO-поверхности;
– архитектура H-MIMO-поверхности, построенная с учетом взаимного влияния между элементарными ячейками;
– платформа имитационного моделирования H-MIMO-систем, учитывающая свойства H-MIMO-поверхностей;
– метод формирования сверхнаправленного луча в H-MIMO-поверхности, учитывающий зависимость взаимного влияния от состояния каждой элементарой ячейки;
– метод мультиплексирования сигналов, передаваемых несколькими H-MIMO-поверхностями, позволяющий снизить интерференцию между ними;
– протоколы взаимодействия H-MIMO-поверхностей с существующими и разрабатываемыми системами связи, такими как системы связи 6G, спутниковая связь, беспроводные локальные сети, и т.д.
Значимость полученных результатов для мирового научного сообщества будет подтверждена публикациями в высокорейтинговых международных журналах и сборниках трудов ведущих конференций в области телекоммуникаций. В ходе проекта российская команда планирует подготовить не менее 16 публикаций, индексируемых в международных базах данных (включая статьи в журналах Q1). Ожидается, что результаты проекта найдут свое отражение и в патентах, покрывающих ключевые новые принципы передачи данных в будущих беспроводных сетях. Помимо публикации результатов проекта в научных изданиях и оформления заявок на патенты часть результатов проекта планируется представить в международных комитетах по стандартизации современных технологий беспроводных сетей. Таким образом, результаты проекта окажут влияние не только на развитие мировой науки в области беспроводной связи, но и будут использованы при разработке будущих стандартов беспроводных сетей.
Полученные в ходе выполнения проекта результаты позволят создавать дешевое и эффективное оборудование для беспроводных систем связи будущего, которое будет востребовано в России для построения передовой телекоммуникационной инфраструктуры. За счет использования недорогой компонентной базы, производство H-MIMO-поверхностей сможет быть развернуто на территории России.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ