En este estudio se analizan los temas más recientes relacionados con la tecnología de posicionamiento preciso del sistema global de navegación por satélite (GNSS). El posicionamiento preciso aquí significa que la posición se puede estimar con una precisión de nivel centimétrico. Las tecnologías que respaldan el posicionamiento preciso GNSS incluyen un aumento en la cantidad de satélites de posicionamiento y la disponibilidad de datos de corrección. Los teléfonos inteligentes ahora pueden realizar un posicionamiento a nivel centimétrico. Para los datos de corrección, el posicionamiento cinemático en tiempo real (RTK)-GNSS, que se ha utilizado principalmente en topografía, y el nuevo posicionamiento preciso de puntos-cinemático en tiempo real (PPP-RTK) y PPP, están atrayendo la atención. El sistema satelital japonés Quasi-Zenith fue uno de los primeros en transmitir datos de corrección PPP-RTK y PPP de forma gratuita. RTKLIB ha sido popular durante mucho tiempo tanto para el posicionamiento preciso en tiempo real como para el posprocesamiento. Aquí, presento brevemente un método para mejorar este software. La tecnología de posicionamiento preciso sigue siendo crucial a medida que aumenta el uso de GNSS en aplicaciones altamente confiables, como sistemas avanzados de asistencia al conductor, drones autónomos y robots. Para garantizar un posicionamiento preciso, es esencial mejorar las técnicas de mitigación de trayectorias múltiples; por lo tanto, se analizan los factores clave relacionados con estas técnicas. También presento mis esfuerzos para desarrollar receptores GNSS de software para jóvenes investigadores e ingenieros como base para este propósito. Este estudio tiene como objetivo presentar estas tecnologías a la luz de las tendencias más recientes.
Zhiwei LU Yiwen JIAO Yudi CHEN
En este artículo, estudiamos el problema del seguimiento de código de alta estabilidad para sistemas DSSS (espectro ensanchado por secuencia directa) de banda limitada. En sistemas DSSS de banda limitada que tienen aplicaciones críticas, se requiere alta estabilidad además de baja varianza de error para el seguimiento de código. Por lo tanto, proponemos un método de seguimiento de código de alta estabilidad para sistemas DSSS de banda limitada, que construye vectores de dominio de frecuencia a partir de la señal recibida, reduce la dimensión de los vectores por integración y volcado de dominio de frecuencia, y estima el error de retardo de tiempo por el método del subespacio. También damos una expresión de forma cerrada para la varianza de error de retardo de tiempo de estado estable del método propuesto, que se puede utilizar para analizar el rendimiento de la varianza de error teóricamente y diseñar sistemas DSSS de banda limitada adecuados. El análisis teórico y los resultados de la simulación muestran que el método propuesto es capaz de mejorar los rangos de seguimiento de código máximo y lineal, logrando así un seguimiento de código de alta estabilidad, y tiene un rendimiento de varianza de error constante y una complejidad computacional apropiada.
En las redes centradas en la información (ICN), se han propuesto diferentes esquemas de enrutamiento y almacenamiento en caché para utilizar de manera eficiente los cachés en la red y reducir el tráfico de la red. La mayoría de ellos suponen que la distribución de popularidad del contenido solicitado por el usuario es homogénea. Sin embargo, se informa que la distribución de popularidad real medida en Internet posee localidades espaciales y temporales, que pueden afectar en gran medida el rendimiento del almacenamiento en caché en ICN. El enrutamiento de migas de pan (BC) es una solución clave para mitigar la degradación del rendimiento debido a la localidad espacial debido a su capacidad para descubrir de manera flexible los contenidos almacenados en caché en la ruta externa. En este documento, investigamos en profundidad los efectos espaciales de BC al revelar dónde se encuentran los contenidos almacenados en caché utilizados, cómo BC descubre estos contenidos, qué tipo de contenidos se encuentran y cómo BC llena la brecha de localidad de la popularidad del contenido. También nos centramos en otra perspectiva de dimensión temporal, es decir, la localidad temporal de la popularidad del contenido, y realizamos un estudio exhaustivo de cómo el enrutamiento de BC se puede adaptar a la localidad espaciotemporal de la popularidad del contenido en ICN.
Shohei KAMAMURA Yuhei HAYASHI Takayuki FUJIWARA
En este artículo se propone un método de detección de anomalías utilizando el Fast xFlow Proxy, que permite la medición de granularidad fina del tráfico de comunicaciones. Cuando ocurre una falla en los servicios o redes, el tráfico de comunicaciones cambia su comportamiento normal. Por lo tanto, las anomalías se pueden detectar analizando sus autocorrelaciones. Sin embargo, en redes de operadores a gran escala, los paquetes generalmente se encapsulan y se observan como valores agregados, lo que dificulta la detección de cambios minúsculos en flujos de comunicación individuales. Por lo tanto, desarrollamos el Fast xFlow Proxy, que analiza paquetes encapsulados en tiempo real y permite medir los flujos con una granularidad arbitraria. En este artículo, proponemos un algoritmo que utiliza el Fast xFlow Proxy para detectar no solo la ocurrencia de la anomalía sino también su causa, es decir, la ubicación de la falla de extremo a extremo. La idea no es solo analizar la autocorrelación de un flujo específico sino también aplicar análisis espacial para estimar la ubicación de la falla comparando el comportamiento de múltiples flujos. A través de simulaciones exhaustivas, demostramos que se pueden detectar fallas en estaciones base, redes y servicios sin ninguna detección de falsos negativos.
Takaya MIYAZAWA Kentaro ISHIZU Hitoshi ASAEDA Hiroyuki TSUJI Hiroaki HARAI
Recientemente, se ha esperado que la arquitectura de red de acceso de radio abierta (O-RAN) mejore tanto la apertura de los componentes de la red como la inteligencia de las funciones de control como una arquitectura RAN prometedora para redes Beyond 5G (B5G)/6G. Mientras tanto, el consumo de energía de las estaciones base (BS) en RAN es un problema grave que debe abordarse debido al reciente aumento de tipos de servicios como 4G-LTE, 5G y 5G local, y será más notable en la futura era B5G. Sin embargo, una RAN convencional experimenta un desperdicio de energía porque enciende la energía de todas las BS en todo momento, incluso en áreas de cobertura que acomodan una pequeña cantidad de terminales móviles y poco tráfico. La Alianza O-RAN analiza el ahorro de energía de las BS, pero su especificación estándar carece de suficientes discusiones sobre modelos y protocolos concretos para lograr una gestión de encendido/apagado de BS altamente eficiente energéticamente. Por otro lado, la convergencia de redes terrestres (TN) y redes no terrestres (NTN) se ha considerado recientemente tanto en la investigación académica como en la estandarización como una tecnología emergente para las redes B5G. Sin embargo, la utilización de las capacidades de NTN para el control de encendido/apagado de BS de TN en la arquitectura O-RAN estándar sigue sin investigarse, aunque tiene el potencial de lograr una mayor eficiencia energética. Este estudio propone una nueva arquitectura de gestión de energía energéticamente eficiente para BS O-RAN. La arquitectura de gestión de energía propuesta extiende la arquitectura O-RAN estándar tradicional de modo que los resultados de análisis de flujo de peatones y las capacidades de NTN se pueden utilizar de manera efectiva para obtener un mayor efecto de ahorro de energía para las BS O-RAN. En consecuencia, el control de encendido/apagado propuesto reduce el consumo de energía de las BS O-RAN al tiempo que mantiene la continuidad de las comunicaciones, la tasa de bits y otras métricas. Realizamos cálculos numéricos utilizando conjuntos de datos reales de flujos de peatones en áreas de malla regional. Como resultado, demostramos que la arquitectura propuesta reduce el consumo de energía hasta en un 40% cuando la NTN puede admitir el tráfico de los UE de aproximadamente 400 Mbps. Además, implementamos funciones de control de potencia y análisis de flujo peatonal en los controladores. Verificamos la viabilidad de las funciones demostrando el encendido y apagado de una estación base O-RAN utilizando un banco de pruebas de red móvil.
Tomoya MATSUDA Koji NISHIMURA Hiroyuki HASHIGUCHI
La tecnología de matriz en fase se emplea principalmente en radares atmosféricos y de perfilación del viento para la teledetección meteorológica. Como una nueva vía de avance en la tecnología de matriz en fase, la técnica de entrada múltiple, salida múltiple (MIMO), desarrollada originalmente para sistemas de comunicación, se ha aplicado a los sistemas de radar. Un sistema de radar MIMO se puede utilizar para crear un plano de apertura de antena de recepción virtual con libertad de transmisión. La técnica MIMO requiere formas de onda ortogonales en cada transmisor para identificar las señales de transmisión utilizando múltiples receptores; se han desarrollado varios métodos para lograr la ortogonalidad. En este estudio, nos centramos en la técnica MIMO de acceso múltiple por división Doppler (DDMA) mediante el uso de frecuencias ligeramente diferentes para las formas de onda de transmisión, que pueden separarse mediante diferentes receptores en el dominio de frecuencia Doppler. El radar de atmósfera media y superior (MU) es un radar atmosférico de matriz en fase de banda VHF con receptores multicanal. Se necesitan configuraciones adicionales, lo que requiere la inclusión de transmisores multicanal para permitir su funcionamiento como un radar MIMO. En este estudio, una comparación entre la distribución de brillo del conformador de haz, utilizando ecos reflejados desde la luna, y el patrón de antena obtenido mediante cálculos reveló un alto grado de consistencia, lo que significa que el radar MU funciona efectivamente como un radar MIMO. Además, se demuestra que la aplicación simultánea de las técnicas MIMO y Capon tiene un efecto de mejora mutua.
Yun WU ZiHao CHEN MengYao LI Han HAI
La superficie reflectante inteligente (IRS) es una tecnología eficaz para mejorar la eficiencia energética y espectral de la red de comunicación inalámbrica (WPCN). Bajo la cooperación del usuario, proponemos un sistema WPCN asistido por IRS donde los dispositivos inalámbricos (WD) recogen energía inalámbrica en el enlace descendente (DL) y luego comparten datos. Los WD de antena única adyacentes cooperan para formar una matriz de antena virtual para que su información pueda transmitirse simultáneamente al punto de acceso híbrido común de múltiples antenas (HAP) a través del enlace ascendente (UL) utilizando tecnología de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO). Al optimizar conjuntamente la formación de haz pasivo en el IRS, la formación de haz activo en el DL y el UL, la energía consumida por el intercambio de datos y la asignación de tiempo de cada fase, formulamos un problema de maximización del rendimiento del UL. Sin embargo, este problema de optimización no es convexo ya que las variables de optimización están altamente acopladas. En este estudio, aplicamos la tecnología de optimización alternada (AO) para desacoplar las variables de optimización y proponer un algoritmo eficiente para evitar la dificultad de resolver directamente el problema. Los resultados numéricos indican que el método de optimización conjunta mejora significativamente el rendimiento de UL en WPCN multiusuario en comparación con varios métodos de referencia.
Akira SAITOU Kaito UCHIDA Kanki KITAYAMA Ryo ISHIKAWA Kazuhiko HONJO
Se deriva la expresión analítica de la transmisión para la comunicación por momento angular orbital (OAM) utilizando conjuntos de antenas de bucle y paraboloides para lograr una distancia de comunicación de 100 m. Con la distribución de campo del único “modo OAM transformado” irradiado por una antena de bucle, se derivan analíticamente el campo colimado por el paraboloide transmisor y su campo difractado. Se incluyen los efectos de las frecuencias, los tamaños de los paraboloides y los desplazamientos de los conjuntos transmisores y receptores con respecto a los planos focales. Con la distribución del campo difractado en el plano focal del paraboloide receptor, se estima analíticamente la transmisión entre las antenas de bucle transmisoras y receptoras. Se muestra que la transmisión entre las antenas con diferentes modos OAM es nula, pero la transmisión entre las antenas con el mismo modo se puede reducir. Para aclarar el mecanismo de la reducción, se definen cuantitativamente los factores de la reducción y se derivan las fórmulas explícitas. Con base en los resultados analíticos, se demuestra la estimación numérica para una distancia de comunicación de 100 m, donde la frecuencia, la longitud focal y el tamaño del paraboloide son 150 GHz, 50 cm y 100 cm, respectivamente. Donde ambos conjuntos están ubicados en cada plano focal, la transmisión de la señal es más de -7.78 dB para ocho tipos de modos OAM. La transmisión es la menor para el modo de orden más alto. Se muestra que la pérdida de transmisión se mitiga optimizando los cambios de los conjuntos de transmisión y recepción desde sus planos focales. La pérdida se hace casi uniforme explotando la compensación de la mejora para los órdenes de modo. La transmisión se mejora en 5.98 dB, para ser más de -1.80 dB, optimizando los cambios de los conjuntos.
Anoop A Christo K. THOMAS Kala S
En este artículo, se propone un nuevo espacio ortogonal de frecuencia temporal basado en modulación espacial mejorada (ESM-OTFS) para maximizar los beneficios de la transmisión mediante modulación espacial mejorada (ESM) y espacio ortogonal de frecuencia temporal (OTFS). El objetivo principal de esta nueva modulación es mejorar la confiabilidad de la transmisión, cumpliendo con los exigentes requisitos de altas tasas de transmisión y transferencia rápida de datos en los futuros sistemas de comunicación inalámbrica. El artículo describe inicialmente el modelo del sistema y las técnicas específicas de procesamiento de señales empleadas en ESM-OTFS. Además, se presenta un nuevo detector basado en la estimación de señal dispersa específicamente para ESM-OTFS. La estimación de señal dispersa se realiza utilizando una aproximación posterior completamente factorizada utilizando inferencia bayesiana variacional que conduce a una solución de baja complejidad sin ninguna inversión de matriz. Los resultados de la simulación indican que ESM-OTFS supera a la OTFS basada en modulación espacial tradicional, y el algoritmo de detección recientemente introducido supera a otros métodos de detección lineal.
Este artículo estudia la probabilidad de interrupción de la confidencialidad de la selección de antena de transmisión (TAS) con una combinación de selección generalizada híbrida (GSC)/combinación de selección (SC) en un sistema de retransmisión de entrada múltiple y salida múltiple (MIMO) de amplificación y retransmisión (AF). Este artículo deriva la expresión exacta de la distribución acumulativa (CDF) de la relación señal/ruido (SNR) recibida para TAS con un sistema híbrido GSC/SC. Utilizando la CDF derivada, este trabajo deriva el límite inferior y las formas asintóticas para el sistema de combinación híbrido para la probabilidad de interrupción de la confidencialidad. Los resultados asintóticos muestran que el sistema híbrido propuesto proporciona la diversidad de confidencialidad del producto del número de antenas en el nodo de retransmisión y el número con el menor número de antenas entre el nodo de origen y el nodo de usuario. Un resultado interesante es que el orden de diversidad de confidencialidad es independiente del número de señales de combinación y del número de espías.
Yi CHENG Kexin LI Chunbo XIU Jiaxin LIU
En los sistemas de radar modernos, el modelo de distribución compuesta generalizada es más adecuado para describir las características de distribución de amplitud del eco del mar del radar. Simular con precisión y eficiencia el eco del mar tiene una importancia práctica importante para el procesamiento de señales de radar y la detección de objetivos en la superficie del mar. Sin embargo, en el método tradicional de no linealidad de memoria cero (ZMNL), el modelo de distribución compuesta generalizada correlacionada no puede tratar con parámetros no integrales o no semiintegrales. Para superar esta deficiencia, se propone un nuevo método de generación de eco distribuido compuesto generalizado correlacionado, que cambia el método de generación de secuencias aleatorias distribuidas Gamma generalizadas en los modelos tradicionales de distribución compuesta generalizada. En primer lugar, al combinarse con la distribución Gamma y usar la aditividad de la distribución Gamma, la Función de Densidad de Probabilidad (PDF) de la función Gamma se transforma en una ecuación diferencial ordinaria no lineal de segundo orden, y se resuelve la secuencia distribuida Gamma bajo un parámetro arbitrario. Luego, la secuencia distribuida Gamma generalizada con parámetro arbitrario se puede obtener a través de la relación de transformación no lineal entre la distribución Gamma generalizada y la distribución Gamma, de modo que los parámetros de forma del eco marino distribuido compuesto generalizado se extienden a números reales generales. Los resultados de la simulación muestran que el método propuesto no solo es adecuado para la simulación de eco con valores de parámetros de forma no integrales o no semiintegrales, sino que también mejora aún más el grado de ajuste.
En el posicionamiento por satélite, son necesarias tanto la recepción de señales de medición de distancia como la adquisición de mensajes de navegación. En general, la adquisición de mensajes de navegación no siempre requiere la recepción de ondas de radio; sin embargo, cuando se utilizan ondas de radio para la adquisición, se requiere un período de recepción continua significativamente mayor a un segundo. El sistema europeo de posicionamiento por satélite, Galileo, comenzó a transmitir nuevos mensajes de navegación a partir de agosto de 2022. La mejora se basa en un patrón de sincronización secundaria, corrección de errores de avance secundaria y efemérides reducidas para ayudar en la rápida recuperación de las interrupciones en la adquisición de mensajes causadas por el deterioro temporal en la recepción de radio. Este documento evalúa las características de recuperación de las interrupciones en la adquisición de mensajes de navegación mediante el movimiento de la recepción de este mensaje de navegación I/NAV mejorado.
Pierre LEBRETON Kazuhisa YAMAGISHI
La transmisión de video con tasa de bits adaptativa (ABR) es una aplicación importante en Internet. Para garantizar que los usuarios disfruten de servicios de alta calidad, se deben diseñar mecanismos de control de ABR que seleccionen fragmentos de manera inteligente en función del rendimiento de red disponible. Para abordar el problema de la selección de fragmentos, este documento describe un mecanismo de control de tasa de bits adaptativa que aprovecha la información de rendimiento a largo plazo en el proceso de selección de fragmentos. Si bien trabajos anteriores han considerado cómo se debe solicitar la calidad en función de cada fragmento, el método propuesto aumenta el marco temporal del análisis y permite alcanzar una mayor calidad de experiencia (QoE). Esto se logra seleccionando adecuadamente una secuencia de valores de calidad de fragmentos consecutivos en lugar del valor de un solo fragmento. Los resultados de la simulación se informan sobre una gran variedad de condiciones de red del mundo real y varios algoritmos de predicción de rendimiento y muestran el beneficio del método propuesto sobre los mecanismos de control ABR convencionales.