6G太赫兹传输链路特性分析.pdf

"6G太赫兹传输链路特性分析" 本文分析了6G太赫兹传输链路特性，为实现更高的数据速率，通信系统需要分配更宽的带宽，追求更高的频谱效率。在带宽方面，100 GHz以上的载波频率是未来无线局域网最有希望的替代方案。太赫兹（THz）波段通常从300 GHz到10 THz。这一波段的电磁波对陶瓷、纸张、木材、纺织品和塑料等介质材料可以轻易穿透，但很难穿透金属和水。 在外层空间，太赫兹波可以无损耗的传输，用很小的功率就可实现远距离通信，因此，太赫兹频段可以广泛应用于太空通信中。但在大气环境下，高自由空间损耗以及大气效应引起的额外衰减是一个巨大的挑战。在不同的天气条件下，如大气分子、雨滴或雾滴，都可能导致太赫兹波段电磁波的高衰减或散射。 然而在某些确定的太赫兹频段依旧可以产生较低的衰减，因此可以在这些频率窗口范围内进行数据传输。通常这些频率窗口被定义在300 GHz~1 THz，超过1 THz的频段由于极端的衰减不在无线通信建议的使用选项中。 因此，6G太赫兹应用落地还面临一系列的问题与挑战。运营商和各个行业已经开始从太赫兹器件和太赫兹光学应用方面进行研究，但业界对太赫兹在无线链路的传播特性的分析还比较少。 本文分析了太赫兹在晴朗空气、雨天、雾天等场景的链路损耗，并依据太赫兹链路传播特点提出6G太赫兹应用场景建议。大气和天气对无线电波传播的影响表现为衰减、相移和到达角的变化，这种现象包括分子吸收（主要是由于水蒸气和氧气）、散射和闪烁。在分子（气体）吸收方面，水蒸气是大气中最基本的吸收成分，会导致太赫兹频段，尤其是300 GHz以上某些太赫兹波段衰减值较大。 在晴朗的天气中太赫兹波的衰减取决于电磁波和分子共振的频率差，当波的频率与分子共振频率相同时，衰减值达到最大。在晴朗的天气中太赫兹波的衰减随着频率的增加而增加，例如在300 GHz时衰减值约为0.1 dB/km，而在1 THz时衰减值约为10 dB/km。 在雨天和雾天中太赫兹波的衰减取决于雨滴或雾滴的大小和分布。在雨天中，雨滴的大小和分布会导致太赫兹波的衰减增加，而在雾天中，雾滴的大小和分布也会导致太赫兹波的衰减增加。 本文还分析了太赫兹在不同天气条件下的链路损耗，并依据太赫兹链路传播特点提出6G太赫兹应用场景建议。例如，在晴朗的天气中太赫兹波可以应用于室外短距离覆盖，而在雨天和雾天中太赫兹波可以应用于室内覆盖。 6G太赫兹传输链路特性分析是实现高效、可靠的6G通信的关键一步。只有通过对太赫兹链路传播特性的深入研究和分析，才能实现太赫兹技术在6G通信中的广泛应用。