面向6G的太赫兹信道研究

tangpan27

为满足第六代无线通信系统（Sixth-generation Mobile Communication，6G）更加丰富的业务应用以及极致的性能需求，包括大数据、互联网、云计算、智慧城市、多维网络融合的发展，太赫兹频段（0.1-10 THz）资源丰富、带宽大，被认为将成为最有前途的频谱频段以及6G无线系统的重要组成部分。随着太赫兹频率增大，波长变短，太赫兹信道具备与毫米波、厘米波信道不同的信道特性。其中包括，第一，太赫兹在大气中传播时，由于太赫兹波长接近于空气中水蒸气，灰尘等分子的尺寸，太赫兹在大气信道中传播的路径损耗相比于低频信道会发生很大变化；第二，太赫兹的波长较短，因此太赫兹对物体粗糙表面更加敏感，太赫兹信道中的反射、散射特性会发生较大变化；第三，太赫兹具有特殊的物理特性，例如，有较强的透射能力，对不同分子会有呈现不同的投射能力。因此，由于上述太赫兹频段信道的特殊性，太赫兹信道特性的研究刻不容缓。

国内外现有太赫兹通信信道研究，目前主要的信道特性研究方法分为两种，第一种是根据实际信道测深平台进行大量的实际测量，研究信道特性，第二种是基于射线追踪原理，对于太赫兹场景进行仿真，得到信道特性。两种研究方法涵盖了大小尺度的衰落特性及其建模。其中信道研究进行最为广泛的，是大尺度路径损耗衰落特性的建模研究，对于目前主流的室内办公室场景，城市微蜂窝场景都进行了测量。对于小尺度参数如角度扩展，簇特性等空间信道特性也进行了一些研究。对于其他小尺度信道特性，如时延扩展，K因子，大气衰减等的研究涉及范围较少。

  面向太赫兹信道特性的测量与建模已经全面开展，下一步的研究重点主要分为三个方面。第一，对于太赫兹信道特性测量方法的研究，进行大频率跨度，大带宽，多天线，全方位的高精度信道测量平台搭建。其中包括基于时域的信号源频谱仪信道测量平台以及基于频域的矢量分析仪测量平台两种。同时，进行基于射线追踪的大带宽，多场景的信道仿真平台的研究完善。第二，对于太赫兹信道特性分析的研究，着眼于大频率跨度的频域非平稳性信道特性以及太赫兹信道稀疏性的研究。同时，对于空天地海新信道场景进行全面的信道特性分析。第三，对于信道建模方法的研究，基于簇核与环境散射体思想，研究建立具有太赫兹信道稀疏特性的时空频信道模型。