In-Band-Full-Duplex Multi-Cell Wideband IAB Networks Performance Analysis

Kernekoncepter

Analyzing the performance of multi-cell wideband IAB networks using stochastic geometry.

Resumé

Abstract:

Analyzes 3GPP-inspired multi-cell wideband single-hop backhaul millimeter-wave-in-band-full-duplex (IBFD)-integrated access and backhaul (IAB) networks.
Models wired-connected Next Generation NodeBs (gNBs) as Mat´ern hard-core point process to reduce costs.
Derives association probabilities and signal to interference plus noise ratio coverage using composite Gamma-Lognormal distribution.
Introduction:

Millimeter-wave communications for large bandwidth demand in B5G communications.
Hardware efficiency with fully-connected/subarray hybrid beamforming.
System Model:

IAB network topology with IAB donors, IAB-nodes, and User-equipment.
Spatial arrangement using Mat´ern hard-core point process for gNB deployment.
Propagation Model:

Blockage model for LoS and NLoS transmissions.
Path loss model considering gain for antenna elements.
Antenna Configuration and Beamforming Design:

Subarray-based hybrid beamforming at gNBs and IAB-nodes.
SINR Characterization:

Derivation of SINR expressions for backhaul and access links considering ZF precoders/combiners.
Performance Analysis:

Effective SINR calculation for standard OFDM system performance metrics.

Statistik

この研究は、3GPPに触発されたマルチセルワイドバンドシングルホップバックホールミリ波インバンドフルデュプレックス（IBFD）統合アクセスおよびバックホール（IAB）ネットワークのパフォーマンスを分析します。

Citater

Vigtigste indsigter udtrukket fra

Performance Analysis of In-Band-Full-Duplex Multi-Cell Wideband IAB Networks

by Junkai Zhang... kl. arxiv.org 03-26-2024

https://arxiv.org/pdf/2305.04615.pdf

Dybere Forespørgsler

この研究が将来の通信技術にどのような影響を与える可能性がありますか

この研究は、将来の通信技術に革新的な影響を与える可能性があります。特に、mmWave通信におけるIn-Band-Full-Duplex（IBFD）システムの性能解析は、大容量データ伝送や低遅延通信などの要求を満たすために重要です。IBFD方式は半二重伝送よりもスペクトル効率が高く、遅延時間が短いという利点があります。また、Mat´ern hard-core point process（MHCPP）を使用したネットワーク構築手法やNakagami-M小乗数フェーディングなどの詳細な分析結果は、次世代通信システムの設計や最適化に貢献する可能性があります。

全体的なコスト削減に寄与するIABネットワークの利点として考慮されていない側面は何ですか

IABネットワークの利点として全体的なコスト削減が挙げられていますが、考慮されていない側面として以下の点が挙げられます：

ネットワークセキュリティ：IABネットワークでは無線バックホール接続を導入することでコスト削減を実現しますが、有線接続よりもセキュリティ上のリスクが増加する可能性があります。
運用管理：無線バックホール接続は柔軟性や展開速度を向上させる一方で、障害対応や品質管理など運用面で課題も生じるかもしれません。
予備電源・災害復旧：有線インフラストラクチャーから切り替わった場合、予備電源供給や災害時の復旧作業における課題も考慮すべきです。

この研究で使用されているMat´ern hard-core point processは、他の分野や応用にどのように適用できますか

Mat´ern hard-core point process（MHCPP）は他の分野や応用でも活用されています。例えば以下のような領域で利用されています：

UAV配置: MHCPPはUAV配置問題で使用されており, 無人航空機 (UAV) の位置決定問題に関連するアプリケーションでは，地上基地局間距離制約下で UVA を配置する方法論 [23] でも使われました.
クラウドRAN: MHCPP は Cloud Radio Access Networks (C-RANs) の設計・最適化でも役立ち, C-RAN アーキテクチャ内部レイアウト設計 [25] でも採用されました.
これら以外にも広範囲にわたって MHCPP は異種分野で活躍しており，その柔軟性と効果的な展開方法から幅広い応用領域へ拡大しています.