Page 18 - 网络电信2022年4月刊
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图1 基于块的混合编码框架 图2 太赫兹传播路径分析
表1 0.1~1.03THz 频谱窗口及其对应的可用带宽
为路径参数(如到达角方向、到达时间和复路径增益)指定统
计分布。统计信道建模需要满足时间展宽效应分析、群集行为
建模、时空联合建模等要求。
3) 混合信道模型
混合信道建模方法是确定性方法和统计方法的组合,旨在
寻求准确性和复杂度之间的平衡。其中,随机分布和射线追踪
随着传播距离的增加,频谱窗口会变窄。为了获得更好的 混合方法(SSRTH)随机放置散射体,并使用 RT 技术对多径传
传输性能,短距离传输可以使用太赫兹,而长距离传输则采用 播进行跟踪和建模,以构建基于几何的随机信道模型;RT-FDTD
中低频传输。针对不同频谱窗口,我们应当充分利用衰落平坦 混合方法使用FDTD来分析靠近复杂不连续点的区域,同时使用
的频段来分段制定传输策略,并通过智能共享信道来实现对太 RT方法来跟踪区域中不包含的射线,以解决RT方法在复杂不连
赫兹大带宽、非连续频段的利用。 续点区域中的不准确问题。如何实现在FDTD和RT方法之间的平
2.太赫兹信道建模 稳转换并融合边界结果是当前亟待解决的问题。
1) 确定性信道模型
基于传播理论,确定性信道模型首先需要传播环境的详 二、太赫兹应用场景
细几何信息,然后才可以准确地捕获电磁波传播以进行精确建 未来6G网络中太赫兹系统的可能应用包括无线通信、认
模。 知、传感、成像、定位和导航等,如图3所示。本节将重点分析
射线追踪(RT)方法利用了几何光学原理。太赫兹的极短 太赫兹技术在未来6G无线通信中的应用场景。
波长使通过射线光学方法进行精确信道建模成为可能。太赫兹
1. 大尺度应用场景
波在传播过程中容易受到空间物体的阻挡,存在传播衰落和分 太赫兹可应用于传输距离大于100m的室外场景,包括回传
子吸收问题。如图2所示,微粒特性使太赫兹波拥有多种传播路 /前传链路、太空应用、车载网络等。由于室外太赫兹传播容易
径:视距传播(LOS)、反射、漫散射和衍射等 [8-9] 。与太赫兹 受到水蒸气、雨、云雾等因素的影响,因此在设计时需要预留
入射波相比,低频下的光滑表面则呈现出粗糙的特点。漫反射 额外的链路增益。
径能量甚至超过镜面反射径能量。在散射测量中我们可以观察 超密集网络部署和多点传输协作驱动大容量无线回程链
到反向散射波瓣。域有限差分(FDTD)方法能够借助数值方式 路的发展。因此,太赫兹无线回传应运而生。国际移动通信
来求解麦克斯韦方程,并且使用迭代方式来更新模拟区域。这 (IMT)2020和下一代通信系统都要求前传链路的传输容量必须
种方法不仅可以很好地解决太赫兹中粗糙表面带来的复杂漫散 远大于10Gbit/s,而太赫兹可以很好地满足这一要求。由于存
射问题,还可以对小范围场景进行建模。然而,为了准确捕获 在极高的传输损耗和器件限制,因此太赫兹在应用于室外回传
太赫兹传播的几何特征,FDTD方法除了需要应对极高的计算复 /前传等时需要配备高增益指向性天线。
杂度外,还需要确定材料特性,开发3D RT模拟器,分析时变特 未来车与车、车与基础设施通信的大带宽连接,要求无
性等。 人驾驶汽车具有实时信息服务和数据批量下载的能力。虽然太
2) 统计信道模型 赫兹是支持车载网络通信的可靠技术,但它仍需要满足车辆调
统计信道建模方法通过随机分布对信道参数进行建模。 度、自主链路建立、区域间车辆控制切换、地图规划,以及太
常用的参数包括路径增益、到达方向、延迟、路径衰减和耦合 赫兹频谱的有效利用等需求。
等。该类方法借助经验信道测量的统计方式对太赫兹信道进行 为了满足空间通信网络的需求,我们可以使用太赫兹频谱
建模,避免了确定性信道建模的高计算复杂度。对此,一种广 资源以获得超高数据速率和较低能耗。将太赫兹应用于仅考虑
泛应用的处理方法为:用抽头延迟线公式来表征无线传输,并 自由空间损耗的卫星应用场景 [10] 可以摆脱分子衰落等因素带来
网络电信 二零二二年三,四月 25