Terahertz Integrated Sensing Communications and Powering for 6G Wireless Networks
本文研究THz-ISCAP系统，通过联合优化感知时间分配和功率分配比，在保证通信或供能最低要求下最大化另一性能，为6G太赫兹一体化设计提供新视角。
2025-01-22 eess.SP
Intelligent Environments based on Ultra-Massive MIMO Platforms for Wireless Communication in Millimeter Wave and Terahertz Bands
毫米波（30-300 GHz）和太赫兹波段（0.3-10 THz）通信被设想为关键的无线技术，以满足5G及以后时代对每秒太比特（Tbps）链路的需求。在这个超宽带频率范围内非常大的可用带宽是以非常高的传播损耗为代价的，这与毫米波和太赫兹波段收发器的低功率相结合限制了通信距离和数据速率。在本文中，智能通信环境的概念，使超大规模多输入多输出平台的毫米波和太赫兹频段的频率，以增加通信距离和数据速率。端到端的物理模型的开发，考虑到新型的智能等离子体天线阵列，可以操作在传输，接收，反射和波导的能力，以及毫米波和太赫兹波段多径信道的特点。基于所建立的模型，针对不同的应用场景给出了大量的量化结果，以说明在超大规模多输入多输出环境下，MIMO系统在可达距离和数据速率方面的性能改进。
2019-04-16 eess.SP
Terahertz Wireless Communications with Flexible Index Modulation Aided Pilot Design
太赫兹（THz）无线通信被认为是一种有前途的技术，它能够提供高达每秒太比特的超高速率传输。然而，一些硬件的缺陷，这是通常被忽视的，在现有的文献中涉及较低的数据速率和传统的工作频率，不能忽视的太赫兹系统。硬件缺陷通常包括相位噪声、同相/正交不平衡和功率放大器的非线性。由于相位噪声的时变特性，需要频繁地插入导频，导致频谱效率降低。在本文中，为了解决这个问题，提出了一种新的导频设计策略的基础上索引调制（IM），导频的位置是灵活地改变在数据帧中，和额外的信息比特可以通过导频的索引来传达。此外，开发了一种turbo接收算法，该算法以迭代的方式联合执行导频索引的检测和信道估计。结果表明，所提出的Turbo接收机工作良好，即使在信道状态信息的先验知识是过时的情况下。理论分析和仿真结果表明，与传统的信道估计方法相比，该方法在提高频谱利用率的同时，显著提高了误比特率性能和信道估计精度。
2021-06-23 eess.SP
A Comprehensive Comparison between Terahertz and Optical Wireless Communications
本文对太赫兹与光学无线通信在室内外场景进行定量比较，提出统一波束宽度下的未对准分析及功耗模型，并应用于无人机场景，为技术选型提供关键见解。
2025-03-29 eess.SP
Active Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Terahertz Wireless Communications
本文探索主动可重构智能表面（RIS）辅助的太赫兹（THz）通信，通过制定考虑主动噪声、信号放大、分子吸收和波束失准等因素的遍历速率，解决了THz通信中遮挡敏感和覆盖受限的问题。
2024-07-03 cs.NI eess.SP
TeraHertz Band Communication: An Old Problem Revisited and Research Directions for the Next Decade
太赫兹（THz）波段通信被设想为6G及以后的关键技术。太赫兹通信作为一种基础的无线通信基础设施，具有广阔的应用前景。2014年，我们的团队发布了两份关于太赫兹通信网络发展和进展的全面路线图[1]，[2]，这有助于研究界随后开始对该主题的研究。由于6G无线系统的设计和发展，太赫兹通信的话题变得非常重要，并吸引了研究界。许多论文正在发表，涵盖了使用THz频段的无线系统的不同方面。通过这篇论文，我们的目标是回顾过去十年，重温老问题，并指出迄今为止在研究界取得的成就。此外，在本文中，开放的挑战和新的研究方向仍有待调查的太赫兹波段通信系统，通过涵盖不同的主题，从设备，信道行为，通信和网络，物理试验台和演示系统。本文提出的关键方面将使太赫兹通信成为未来十年6G及以后无线系统的支柱。
2022-04-27 eess.SP
Delay Alignment Modulation with Hybrid Analog/Digital Beamforming for Millimeter Wave and Terahertz Communications
针对毫米波/太赫兹通信场景，提出结合混合模拟/数字波束成形的延迟对准调制技术，扩展至分数延迟信道模型，并提出码本波束对准及DAM-OFDM方案，在降低射频链需求的同时实现接近全数字方案的性能。
2024-09-20 eess.SP
Terahertz Communications (TeraCom): Challenges and Impact on 6G Wireless Systems
太赫兹通信被设想为6 G的关键技术，6 G需要100+ Gbps的数据速率、1毫秒的延迟以及其他性能指标。作为一种基础的无线基础设施，太赫兹通信可以促进大量有前途的应用，包括下一代WLAN系统，如Tera-WiFi，太赫兹无线回程，以及其他期待已久的新的通信模式。作为有效的无线通信和网络设计的基础，本文强调了太赫兹信道的关键特性和器件技术的最新进展。在此基础上，阐述了6 G无线通信和组网的影响和指导原则。我们相信太赫兹技术的进步将有助于最终缩小所谓的太赫兹差距，并将实现太赫兹通信作为6 G无线系统的支柱。
2019-12-13 cs.IT cs.SY eess.SP
Training Terahertz Wireless Systems to Battle I/Q Imbalance
本文提出协同训练智能 TX 映射器与 RX 解映射器的 ML 架构，无需估计 IQI 系数即可缓解太赫兹系统中的 I/Q 失衡，并比较传统训练与强化学习训练。
2023-06-02 eess.SP
Getting Beyond 5G: A Feasibility Study for 6G Using On-Chip Wireless THz Systems
提出了一种用于太赫兹通信的视距和非视距模型，使用光子拓扑绝缘体可实现高达100 GBps的数据速率。
2020-04-20 eess.SP
Terahertz Communication Multi-UAV-Assisted Mobile Edge Computing System
本文研究太赫兹多无人机辅助移动边缘计算系统中的服务时延最小化问题，提出联合优化中继选择、功率、位置和资源分配的PDD算法，并通过数值实验验证其优于基准方法。
2024-07-01 eess.SP
An Overview of Signal Processing Techniques for Terahertz Communications
太赫兹（THz）波段通信是下一代无线通信系统的关键推动因素，该系统有望集成广泛的数据需求应用。光子、电子和等离子体技术的最新进展正在缩小THz收发器设计的差距。因此，前景太赫兹信号的产生，调制和辐射的方法正在收敛，相应的信道模型，噪声和硬件损伤的概念正在出现。这些进展为无线通信中的太赫兹信号处理技术的研究奠定了基础。本教程概述了这些技术，重点是超大规模多输入多输出（UM-MIMO）系统和可重构智能表面，这对于克服非常高频率下的距离问题至关重要。我们重点讨论了波形设计和调制、波束形成和预编码、索引调制、信道估计、信道编码和数据检测等经典问题。我们还激励信号处理技术的太赫兹传感和定位。
2021-08-18 eess.SP
Hierarchical Dirichlet Process Based Gamma Mixture Modelling for Terahertz Band Wireless Communication Channels
本研究针对太赫兹信道统计建模需求，提出无先验知识下的分层狄利克雷过程伽马混合模型，搭配改进EM算法前置步骤，经240-300GHz实测数据验证，拟合精度与EM算法相当且更适配复杂分布，可推广至各类无线信道建模。
2023-06-14 eess.SP
Ultra-Massive MIMO Systems at Terahertz Bands: Prospects and Challenges
太赫兹（THz）频带通信目前被誉为可以满足即将到来的第六代（6 G）无线通信中对无线数据业务的日益增长的需求的关键技术。许多挑战，例如导致短通信距离的高传播损耗和功率限制，尚未解决该技术的实现。超大规模多输入多输出（UM-MIMO）天线系统已经作为用于对抗该距离问题的实用手段而出现，从而增加了系统容量。为此，最近提出了基于石墨烯的纳米天线，因为它们可以在紧凑的UM-MIMO子阵列阵列架构中单独调谐和共同控制。在本文中，我们提出了一个全面的概述太赫兹UM-MIMO系统。我们评估了收发器设计和信道建模的最新进展，并通过推导通信范围，阵列尺寸和系统性能之间的关系，讨论了这些设计的主要挑战和缺点。我们进一步强调了几个研究进展，可以提高在太赫兹波段的资源分配，包括波形设计，多载波配置和空间调制。在此讨论的基础上，我们强调了在传感、数据中心、无蜂窝系统和中程无线通信的背景下，可以将THz UM-MIMO变为现实的潜在用例。
2020-09-06 eess.SP
Terahertz Wireless Channels: A Holistic Survey on Measurement, Modeling, and Analysis
太赫兹（0.1-10 THz）通信被设想为第六代（6 G）无线系统的关键技术。太赫兹无线传输信道的研究为发展可靠的太赫兹通信系统及其应用提供了基础。本文对太赫兹无线信道的研究进行了全面的综述。首先介绍了目前最流行的三种THz信道测量方法，即基于矢量网络分析仪（VNA）的频域信道测量方法、基于滑动相关的时域信道测量方法和基于时域光谱技术的THz脉冲时域信道测量方法，并对这三种方法进行了比较。当前的渠道测量系统和测量活动进行了审查。然后，现有的信道建模方法分为确定性，随机和混合方法。分析了当前THz信道模型的发展现状，介绍了基于THz信道模型的信道模拟器。接下来，在太赫兹波段的通道特性的深入审查。最后，阐述了6 G太赫兹无线信道研究中存在的问题和未来的研究方向。
2022-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Terahertz Wireless Transmissions with Maximal Ratio Combining over Fluctuating Two-Ray Fading
对于高速太赫兹（THz）无线链路，期望减轻信道衰落和收发器损伤。本文分析了多天线太赫兹无线系统的性能，同时考虑指向误差和波动双射线（FTR）衰落模型的综合影响。我们提供了一个统计特性的最大比合并（MRC）接收机在独立和不同的（i.ni.d.）通过使用不完全Gamma函数推导单链路THz链路的信噪比（SNR）的密度和分布函数，在多变量Fox's H方面的信道条件。我们开发的中断概率，平均误码率（BER），遍历容量为单天线和MRC接收机的精确解析表达式。我们还提出了系统的分集阶数，推导出在高信噪比下中断概率和平均误码率的渐近表达式，以深入了解系统性能。我们验证了我们推导的解析表达式与蒙特卡洛模拟，并证明了各种系统和信道参数对单天线和多天线太赫兹无线通信性能的影响。
2021-08-03 cs.IT eess.SP math.IT
Double-Side Delay Alignment Modulation for Multi-User Millimeter Wave and TeraHertz Communications
本文研究多用户毫米波与太赫兹通信中的双侧时延对齐调制，揭示其时延补偿约束，证明天线足够多时单侧 DAM 更优，并提出两种低复杂度波束成形策略，相比 OFDM 提升频谱效率和降低峰均功率比。
2024-10-22 eess.SP
Performance Analysis of Non-ideal Wireless PBFT Networks with mmWave and Terahertz Signals
由于在安全和隐私方面的优势，区块链被认为是支持6G通信的关键技术。实用的拜占庭容错（PBFT）被认为是支持区块链的无线网络中最适用的共识机制。然而，以往的PBFT研究没有考虑物理层的信道性能，如路径损耗和信道衰落，导致研究结果与真实网络有很大差距。此外，6G通信将广泛部署毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）等高频信号，而当这些信号在无线PBFT网络中传输时，PBFT的性能仍然未知。因此，迫切需要研究具有mmWave和THz信号的非理想无线PBFT网络的性能，以便更好地使PBFT在6G时代发挥作用。在本文中，我们研究和比较毫米波和太赫兹信号在非理想无线PBFT网络中的性能，考虑瑞利衰落（RF）和近距离自由空间（FS）的参考距离路径损耗。性能通过共识成功率和延迟来评估。同时，我们发现并推导出了两个节点之间存在一个最大距离，使得PBFT共识必然成功，本文称之为PBFT的主动距离。研究结果不仅分析了非理想无线PBFT网络的性能，也为未来毫米波和太赫兹信号在PBFT网络中的传输提供了重要参考。
2023-03-28 cs.NI eess.SP
User Mobility Demands Near-Field Communications in Terahertz Band Wireless Networks Beyond 6G
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；State University of New York Polytechnic Institute（纽约州立大学理工学院）；Northeastern University（东北大学）
本文研究了在超6G无线网络中，用户移动性对太赫兹波近场通信的影响，通过建立矛盾证明框架，分析了远场可行性与可靠性要求，发现移动终端无法维持宽带远场通信，而固定终端可实现大带宽远场通信。
2026-04-20 eess.SP
Eavesdropping Risk Evaluation on Terahertz Wireless Channels in Atmospheric Turbulence
工作在太赫兹（THz）频率的无线网络已经被提出作为支持不断增长的容量需求的有希望的候选者，这不能用现有的射频（RF）技术来满足。另一方面，它可能会作为骨干基础设施，因此可能成为窃听攻击的一个有吸引力的目标。与常规RF频谱相比，太赫兹范围内的无线信道由于其高波束方向性和小信号覆盖范围而不太容易受到拦截。然而，由于无意散射引起的多径效应，窃听的风险仍然存在。本文从物理层的角度研究了太赫兹信道通过大气干扰并产生有害辐射的窃听风险。结合湍流、气体吸收和光束发散对信号衰减的影响，建立了一个预测确定性和概率性信号泄漏的模型。推导了太赫兹信道的保密容量和中断概率，并分析了湍流强度和其他信道特性的变化。从最大安全数据传输速率（MSR）和信号泄漏区域两个方面研究了窃听者位置对信道性能的影响。太赫兹信道的设计结果，以尽量减少窃听风险在物理层。
2021-07-15 eess.SP physics.app-ph
Secrecy Performance of Terahertz Wireless Links in Rain and Snow
与采用射频（RF）和毫米波（mmWave）的无线通信技术相比，太赫兹（THz）无线通信技术具有更宽的频带和更高的数据容量，被认为是未来无线网络最有潜力的候选技术。此外，由于THz链路具有较高的方向性，因此在晴朗天气下传输时，THz链路在物理层具有较高的安全性，从而降低了窃听攻击的可能性。然而，在恶劣的天气条件下（如水雾、尘雾、雨雪等），由于天气颗粒和气体分子的影响，链路的性能下降，严重影响链路的保密性能。在这项工作中，我们提出了理论研究的物理层安全的点对点太赫兹链路在雨雪与潜在的窃听者位于合法的链路路径之外。由于雨/雪，气体衰减和光束发散的信号退化包括在一个理论模型来估计链路性能。计算并比较了载波频率为140、220和340 GHz时链路的保密容量。给出了不安全域，并分析了其保密性能.我们发现，太赫兹链路遭受最少的窃听攻击在雨中和最大的数据传输速率降低较高的载波频率在雨和雪。
2021-02-15 eess.SP physics.app-ph
Climate Change Sensing through Terahertz Communications: A Disruptive Application of 6G Networks
滥用和过度开采自然资源造成的气候变化已经并将继续影响地球的生态系统。这一紧迫的问题导致了新技术的发展，以感测和测量有害气体排放。同时，无线通信网络的加速演进导致移动电信基础设施的更广泛部署。随着5G技术的商业化部署，研究界开始研究6G的新技术。6G的愿景之一是使用太赫兹（THz）频谱。在本文中，我们提出并探讨了利用太赫兹信号的吸收，同时用于超宽带通信和大气传感。通过使用机器学习，我们提出了如何分析信号路径损耗和功率谱密度以推断不同气候影响气体浓度的初步结果。我们的愿景是展示6G基础设施除了无线通信的主要目的外，还可以如何为气候变化感知提供传感器数据。
2021-10-06 eess.SP
Hybrid Beamforming with Orthogonal delay-Doppler Division Multiplexing Modulation for Terahertz Sensing and Communication
本文针对太赫兹感知与通信，提出采用正交时延-多普勒复用调制的混合波束成形，通过感知合并器设计最小化CRLB并优化预编码器，实现高精度感知与最大频谱效率，且通信与感知优化可解耦。
2025-02-25 eess.SP
Quantifying Phase Noise Tolerance for Single-Carrier M-QAM Terahertz Wireless Communications with Advantages of Photonic Approaches
本研究针对太赫兹高阶QAM通信中相位噪声损伤问题，通过重建相位噪声并嵌入单载波模型分析失真机制，采用3σ准则评估鲁棒性，发现适度提升振荡器稳定性可显著改善误码率，明确了光子学低噪声振荡器的应用价值。
2025-10-02 eess.SP physics.optics
Terahertz Wireless Data Center: Gaussian Beam or Airy Beam?
本文研究基于艾里波束的混合波束成形技术，通过提出CGWCM信道模型与波束搜索方法，有效缓解了太赫兹无线数据中心内的准视距遮挡问题并提升了频谱效率。
2025-04-29 cs.IT eess.SP math.IT
Full-Spectrum Wireless Communications for 6G and Beyond: From Microwave, Millimeter-Wave, Terahertz to Lightwave
本文提出全频谱无线通信（FSWC）概念，利用从微波到光波的整个电磁频谱资源，为6G提供充足带宽并开创新范式，并探讨太赫兹与光波段的机遇和挑战。
2023-05-11 cs.IT eess.SP math.IT
Interference and Coverage Analysis in Coexisting RF and Dense TeraHertz Wireless Networks
本文基于随机几何框架，推导并分析了共存太赫兹与射频网络中典型用户的下行干扰与覆盖概率，证明了偏置接收信号功率关联相比传统关联方式的优势。
2020-06-15 cs.NI eess.SP
Terahertz Aerospace Communications: Enabling Technologies and Future Directions
本文探讨太赫兹频段（0.1-10 THz）在航空航天通信中的使能技术，分析信道特性、MIMO、波束管理、ICARS及资源分配，评估可行性并指出未来研究方向。
2025-02-25 eess.SP
Indoor Wireless Channel Properties at Millimeter Wave and Sub-Terahertz Frequencies
本文提供了室内反射，散射，传输和大规模的路径损耗测量和模型，其中描述了在毫米波和太赫兹频率的主要传播机制。在28，73，和140 GHz的使用宽带滑动相关的可旋转窄波束喇叭天线的信道探测器系统，为常见的建筑材料（干墙和透明玻璃）的信道特性进行了仔细研究。反射系数被示出为随着入射角的增加而线性增加，并且较低的反射损耗（例如，更强的反射）随着频率对于给定入射角的增加而被观察到。虽然来自干墙的反向散射存在于28、73和140 GHz处，但光滑表面（如干墙）被示出为被建模为简单的反射表面，因为在所测量的频率和角度范围内，散射功率比反射功率低20 dB或更多。分区损失倾向于随频率增加，但损失量取决于材料。透明玻璃和干墙都显示出诱导去极化效应，随着频率的增加，这种去极化效应变得更加突出。室内传播测量和大规模的室内路径损耗模型，在140 GHz的提供，揭示了类似的路径损耗指数和阴影衰落在28和73 GHz的观察。本文中的测量和模型可用于未来的无线系统设计和建筑物内的其他应用，频率超过100 GHz。
2019-12-03 cs.NI eess.SP
Scattering Mechanisms and Modeling for Terahertz Wireless Communications
本文提供了从微波到太赫兹波段的频率范围内的无线电波散射的分析（例如，1 GHz - 1 THz），通过研究不同表面粗糙度的各种类型材料再辐射的散射功率。首先，散射和反射的基本原理被开发和解释用于无线移动无线电中，散射对粗糙表面的反射系数的影响进行了研究。接收功率的推导使用两种流行的散射模型-定向散射（DS）模型和雷达截面（RCS）模型，通过模拟在广泛的频率范围内，材料，和方向的两个模型，和测量确认DS模型在140 GHz的准确性。这篇论文表明，散射可以成为一个突出的传播机制，频率扩展到毫米波（毫米波）和更高，但在其他时候可以被视为简单的反射。散射效应的知识对于适当和现实的信道模型至关重要，这进一步支持大规模多输入多输出（MIMO）技术的开发、定位、射线跟踪工具设计以及未来5G和6 G无线系统的成像。
2019-03-09 cs.IT eess.SP math.IT
Delay Analysis of Wireless Federated Learning Based on Saddle Point Approximation and Large Deviation Theory
联合学习（FL）是一种协作机器学习范式，它能够在移动设备中驻留的大量分散数据上进行深度学习模型训练，而无需访问客户端的私有数据。由于移动应用或设备对模型训练的需求不断增长，绝大多数FL任务都是在无线衰落信道上实现的。然而，由于无线信道的时变特性，在FL的上行链路和下行链路传输中都会发生随机延迟。如何分析无线FL任务的总体时间消耗，或者更具体地说，FL的延迟分布，成为一个具有挑战性但重要的开放问题，特别是对于延迟敏感的模型训练。在本文中，我们提出了一个统一的框架来计算任意衰落信道下FL的近似延迟分布。具体而言，鞍点近似，极值理论（EVT），和大偏差理论（LDT）的联合利用，找到近似的延迟分布以及其尾部分布，其特征的无线FL系统的服务质量。仿真结果表明，我们的近似方法实现了一个小的近似误差，这随着训练精度的增加而消失。
2021-04-01 eess.SP
Pathloss modeling of reconfigurable intelligent surface assisted THz wireless systems
针对可重构智能表面（RIS）辅助太赫兹（THz）无线系统，提出了一种解析路径损耗模型。具体而言，该模型适应太赫兹链路和RIS的特殊性。最后，我们推导出一个封闭形式的表达式，返回每个RIS反射单元的最佳相移。推导出的路径损耗模型通过广泛的电磁仿真进行验证，并有望在RIS辅助太赫兹无线系统的设计中发挥关键作用。
2021-02-17 eess.SP
Coverage and Rate Analysis in Coexisting Terahertz and RF Finite Wireless Networks
太赫兹（THz）频段频率上的无线通信是第六代（6G）网络中超高速率应用和服务的重要推动力。然而，太赫兹通信由于固有的太赫兹特征（诸如高穿透损耗、严重的路径损耗和显著的分子吸收）而遭受差的覆盖。为了克服这些关键的挑战，并充分利用太赫兹频段，我们探索了一个共存的射频（RF）和太赫兹有限的室内网络中，太赫兹小小区部署提供高数据率，和RF宏小区部署，以满足覆盖要求。使用随机几何工具，我们评估的性能共存的RF和太赫兹网络的覆盖概率和平均可达速率。通过Monte-Carlo模拟验证了分析结果的准确性。设计了几种见解，用于精确调谐和优化THz系统参数，包括部署的THz接入点（AP）的比例和THz偏差。所获得的结果认识到一个明确的覆盖/速率的权衡，其中一个高分数的太赫兹AP显着提高速率，但可能会降低覆盖性能。此外，用户在有限区域中的位置高度影响优化性能的THz AP的比例。
2021-09-01 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Modeling and Performance Analysis of Airplane-Satellite Terahertz Band Communications
飞机上的无线连接变得越来越重要，需求和普遍。飞行中互联网的最大瓶颈之一是飞机在大部分飞行时间内远离卫星和地面基站。因此，在这种长距离链路上保持与飞机的可靠且高速率的无线连接成为一个挑战。微波频率允许长的链路距离，但缺乏数据速率来服务多达数百个潜在的机载客户。因此，毫米波频谱中的较高频带（30 GHz-300 GHz）已被用于克服带宽限制。尽管如此，最先进的毫米波系统的每用户吞吐量比地面无线网络的每用户吞吐量低一个数量级。在本文中，我们采取了进一步的研究太赫兹波段（THz，0.3 THz-10 THz）的信道特性，以映射该波段的航空的可行性。首先，我们提出了一个详细的信道模型，考虑到非平坦地球的几何形状和频率选择性太赫兹信道的主要特点，空中太赫兹通信。然后，我们应用该模型来估计在不同条件下的空中太赫兹链路的特性。我们最终确定的高度，使用飞机到卫星的太赫兹连接变得更可取的飞机到地面的太赫兹链路。我们的研究结果表明，机载太赫兹链路的容量可达120 Gbit/s，从而使蜂窝等效的数据速率，乘客和工作人员在整个飞行。
2020-09-29 eess.SP
Sub-Terahertz Channel Measurements and Characterization in a Factory Building
由于大量未使用的频谱，100 GHz和300 GHz之间的亚太赫兹（THz）频率被认为是第六代（6G）无线通信的关键使能器。第三代合作伙伴计划（3GPP）包括室内工业环境作为自版本15以来的感兴趣的场景。本文介绍了最近的亚太赫兹信道测量使用定向喇叭天线的27 dBi增益在142 GHz的工厂建筑，其中主机设备制造创业。在6至40米的距离上进行了同极化和交叉极化天线配置的方向测量。全向和定向路径损耗与两种天线极化配置产生的总交叉极化歧视（XPD）的平均值为27.7 dB，这表明双极化天线阵列可以提供良好的复用增益的亚太赫兹无线系统。测量的功率延迟分布和功率角谱显示出66.0纳秒的最大均方根（RMS）延迟扩展和103.7度的最大RMS角扩展（使用30 dB阈值），这表明工厂场景是由于大量金属结构和物体而导致的富散射环境。这项工作将促进新兴的亚太赫兹应用，如未来智能工厂的超分辨率传感和定位。
2022-03-08 eess.SP
Reliable Beamforming at Terahertz Bands: Are Causal Representations the Way Forward?
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）
未来的无线服务，如虚拟世界，需要高信息速率，可靠性和低延迟。多用户无线系统可以通过利用大量天线的丰富太赫兹带宽来满足这些要求，从而创建窄波束成形解决方案。然而，现有的解决方案缺乏对信道动态的适当建模，导致在高移动性场景中的不准确的波束成形解决方案。本文首次提出了一种动态的、语义感知的波束形成解决方案，利用变分因果推理中的新型人工智能算法来计算多模态数据的因果表示和波束形成的时变动态。仿真结果表明，所提出的太赫兹（THz）波束形成的容限引导的方法优于经典的MIMO波束形成技术。
2023-03-14 cs.IT cs.LG eess.SP
LSTM-Based Power Delay Profile Predictions for Intra-Bus Wireless Propagation
NIT Durgapur（印度理工学院杜尔加布尔分校）；Brno University of Technology（布尔诺理工大学）；Military University of Technology（军事科技大学）；University of Naples Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）
本文提出一种简单LSTM模型，用于预测60GHz毫米波频段内车内传输路径的信道传输函数，预测的功率延迟剖面误差低于10%。
2026-03-20 eess.SP
Terahertz Channels in Atmospheric Conditions: Propagation Characteristics and Security Performance
本文综述大气条件对太赫兹信道传播的影响及物理层安全挑战，总结分子吸收、散射、湍流等作用机制与防护对策，并展望6G太赫兹通信研究方向。
2024-09-18 eess.SP physics.app-ph
Molecular Absorption Effect: A Double-edged Sword of Terahertz Communications
太赫兹波段（THz）（0.1- 10 THz）的通信被认为是未来6 G及更高无线系统的有前途的技术，以克服不断增长的无线数据流量和拥挤的频谱的挑战。随着频率从微波波段增加到THz波段，新的频谱特征对无线通信系统设计提出了前所未有的挑战。分子吸收效应是一种新的太赫兹光谱特性，它使特定频率处的路径损耗和噪声增大。这给太赫兹无线通信系统带来了一把双刃剑。一方面，从数据率的观点来看，分子吸收是有害的，因为它降低了接收信号功率并降低了信道容量。另一方面，值得注意的是，对于无线安全性和隐蔽性，分子吸收效应可以用来保护用户之间的太赫兹通信。本文分析了分子吸收效应的特点及其对THz系统设计的影响，旨在为更好地利用这种独特的THz现象提供指导。具体而言，由于分子吸收很大程度上取决于传播介质，不同的通信场景组成的各种媒体进行了讨论，包括陆地，空气和空间，海面和纳米尺度的通信。在此基础上，提出了两种新的分子吸收启发式安全隐蔽通信方案，该方案利用分子吸收效应作为提高安全性和隐蔽性的关键和独特特征。
2022-05-25 cs.IT eess.SP math.IT
Angle Estimation for Terahertz Ultra-Massive MIMO-Based Space-to-Air Communications
针对太赫兹超大规模MIMO信道的双延迟波束斜视角效应导致的性能下降问题，研究了基于太赫兹超大规模MIMO的空-空通信角度估计方法。具体而言，我们首先设计了一个分组真时延迟单元模块，可以显着减轻延迟波束斜视效应的影响，建立空-空太赫兹链路。基于子阵选择方案，将UM混合阵列等效为低维全数字阵列，利用所提出的先验辅助迭代角度估计算法分别获得无人机和卫星的方位角/俯仰角的精细估计。仿真结果接近Cramér-Rao下界，验证了该方法的有效性.
2021-08-02 cs.IT eess.SP math.IT
Mobility-Aware Performance in Hybrid RF and Terahertz Wireless Networks
使用随机几何工具，本文开发了一个易于处理的框架，分析在一个双层无线网络中的移动用户的性能在子6 GHz和太赫兹（THz）的传输频率。具体而言，使用等效距离的方法，我们的整体切换（HO）的水平和垂直HO和移动性感知的覆盖概率方面的概率。此外，我们表征了分子吸收噪声存在下的THz网络的新的覆盖概率表达式，并强调了其对用户性能的显着影响。具体而言，我们推导出一种新的闭合形式的拉普拉斯变换的累积分子噪声和干扰的混合RF-THz网络中的移动用户所观察到的表达式。此外，我们提供了一种新的近似推导出一个典型的用户在混合RF-THz网络的条件距离分布。最后，使用总的HO概率和覆盖概率表达式，移动性感知的覆盖概率已在混合RF-THz网络中导出。我们的数学结果验证了所推导的表达式使用Monte-Carlo模拟的正确性。结果提供了洞察用户的移动性和分子噪声在太赫兹传输的移动用户的覆盖概率的不利影响。我们的研究结果表明，太赫兹基站（TBS）的强度的小幅增加（约5倍）可以增加HO概率比的情况下，当RF BS（RBS）的强度增加了100倍。此外，我们注意到，高分子吸收对于TBS的特定部署强度可能是有益的（就最小化干扰和分子噪声而言），并且益处可以超过由于分子吸收而导致的信号劣化的缺点。
2021-12-19 cs.IT eess.SP math.IT
Exploiting Simultaneous Low-Rank and Sparsity in Delay-Angular Domain for Millimeter-Wave/Terahertz Wideband Massive Access
采用大规模天线阵列的毫米波（mmW）/太赫兹（THz）宽带通信是用于实现大规模机器类型通信（mMTC）的第六代（6 G）无线网络的有前景的技术。为了减少接入时延和信令开销，设计了一种基于联合主动设备检测和信道估计（JADCE）的mmW/THz宽带大规模接入免授权随机接入方案。特别地，利用毫米波/太赫兹信道在延迟角域中同时具有稀疏和低秩结构的特点，通过应用复秩$L$矩阵与簇数$L$乘积的商几何，提出了两种多秩感知的JADCE算法.它被证明，所提出的算法需要更少的测量比目前已知的传统的同时稀疏和低秩恢复算法的测量上的界限。统计分析还表明，所提出的算法可以线性收敛到地面真理与低计算复杂性。最后，大量的仿真结果证实了所提出的算法在活动检测和信道估计的准确性方面的优越性。
2021-09-07 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Beamforming for Terahertz Wireless Communications: Challenges, Architectures, and Open Problems
太赫兹（THz）通信通过提供数十GHz带宽而被视为第六代（6 G）无线系统的支柱技术。为了克服传输距离短和传播损耗大的缺点，人们提出了采用亚毫米波长天线阵列的超大规模MIMO系统，以获得高增益。在UM-MIMO系统中，混合波束成形技术在提高数据率和降低功耗方面具有巨大的潜力。针对太赫兹波的特殊性，研究了太赫兹波混合波束形成技术的特点和面临的挑战。具体来说，我们证明了空间自由度（SDoF）小于5，这是由于太赫兹信道的极端稀疏性。研究了由高达15 dB以上的巨大反射和散射损耗引起的阻塞问题。此外，我们分析了包含1024个或更多天线的阵列所带来的挑战，包括对智能子阵列架构的要求，严格的能源效率，以及基于球面波传播机制的传播特性。由于带宽高达几百GHz，当带宽分数超过10%时，波束倾斜效应会导致超过5 dB的阵列增益损失。受此启发，本文提出了三种新的太赫兹混合波束形成结构，包括宽间隔多子阵、动态子阵阵列和基于真时延的结构。我们还展示了潜在的数据率，功耗和阵列增益的太赫兹通信能力。作为THz混合波束形成设计的路线图，多个开放的问题和潜在的研究方向进行了阐述。
2021-01-21 cs.IT eess.SP math.IT
Ground-to-UAV sub-Terahertz channel measurement and modeling
本研究针对140 GHz地空太赫兹信道，通过实验测量与几何随机模型分析UAV悬停及动态运动对信道性能的影响，发现UAV方向调整影响微小且波束宽度增加可降低精确对准需求。
2024-07-30 cs.IT eess.SP math.IT
Cross Far- and Near-field Wireless Communications in Terahertz Ultra-large Antenna Array Systems
本文研究了太赫兹超大天线阵列系统中的跨远近场通信挑战，提出了混合球面与平面波信道模型、跨场信道估计及多子阵列混合波束成形等解决方案，并评估其性能，最后指出了未来的潜在研究方向。
2023-08-03 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-efficient Dynamic-subarray with Fixed True-time-delay Design for Terahertz Wideband Hybrid Beamforming
太赫兹（THz）超大规模多输入多输出（UM-MIMO）系统的混合波束形成技术是一种很有前途的6 G空-空-地一体化网络技术，能够克服巨大的传播损耗，提供前所未有的数据率。随着太赫兹波段超宽带、超大规模天线阵列的出现，波束倾斜成为影响阵列增益和数据率的关键问题之一。然而，传统的基于移相器的混合波束形成架构由于移相器的频率平坦特性而不能解决这个问题。本文提出了一种新的固定真时延动态子阵（DS-FTTD）结构，以在保持高能量效率的同时克服波束偏斜。与使用复杂可调TTD的现有研究相比，DS-FTTD架构具有较低的功耗和硬件复杂度，这要归功于低成本的FTTD。此外，提出了一种低复杂度的行分解（RD）算法来设计DS-FTTD结构的混合波束形成矩阵。大量的仿真结果表明，通过使用RD算法，DS-FTTD架构实现了接近最佳的阵列增益和显着更高的能量效率比现有的架构。此外，DS-FTTD架构与RD算法的频谱效率是不完美的信道状态信息的鲁棒性。
2022-02-07 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Learning of Near Field Beam Focusing in Terahertz Wideband Massive MIMO Systems
采用大天线阵列和利用大带宽具有为未来无线通信系统带来非常高的数据率的潜力。然而，这将系统带入近场区域，并且也使得传统的收发器架构遭受宽带效应。为了解决这些问题，在本文中，我们提出了一个低复杂度的频率感知波束形成解决方案，是专为混合的时间延迟和移相器的RF架构。为了降低复杂度，将时延和相移的联合设计问题分解为两个子问题，提出了基于信号模型的在线学习框架来学习量化模拟移相器的相移，并利用低复杂度的几何辅助方法来配置时延单元的时延设置.仿真结果突出了所提出的解决方案在大天线阵列系统的宽频率范围内实现鲁棒性能的有效性。
2023-01-01 cs.IT eess.SP math.IT
Delay Adaptation Method for Relay Assisted Optical Wireless Systems
在本文中，我们研究的光无线中继器之间的发射机和用户的红外光无线通信（IROWC）系统的中继终端。针对不同中继终端信号到达时间不一致的问题，提出了一种时延自适应方法。在典型的两阶段中继IROWC系统中，三种不同的中继终端部署方案进行了研究，提出的延迟自适应方法。仿真结果表明，与传统系统相比，该系统具有更好的脉冲响应，采用时延自适应方法的中继系统的均方根时延扩展平均比传统系统小30%。
2020-04-30 cs.NI eess.SP
Terahertz Band: The Last Piece of RF Spectrum Puzzle for Communication Systems
设备和应用程序的超高带宽、可忽略的延迟和无缝通信被视为重大里程碑，将彻底改变社会创建、分发和消费信息的方式。我们最近目睹的无线数据业务的显著扩展已经提倡在无线电频谱中调查合适的机制，以满足用户不断升级的需求，并允许开发和利用异构基础设施的大容量和大规模连接。为此，太赫兹（THz）频段（0.1-10 THz）作为涉及高速传输的场景的理想选择在研究界受到了显著关注。特别地，随着技术和设备的发展，THz通信的进步正在弥合毫米波（mmW）和光频率范围之间的差距。此外，IEEE 802.15标准套件已发布，以塑造监管框架，从而实现创新，并提供以100 Gbps跨越有线和无线边界的完整解决方案。然而，尽管在太赫兹无线研究中见证了加速的进展，太赫兹频带仍然被认为是最少探测的频段之一。因此，在这项工作中，我们提出了一个最新的审查文件，分析与太赫兹系统架构的基本要素和机制。
2019-07-11 cs.IT eess.SP math.IT
Terahertz Ultra-Massive MIMO-Based Aeronautical Communications in Space-Air-Ground Integrated Networks
新兴的空-空-地综合网络吸引了大量的研究，需要可靠和高效的航空通信。研究了太赫兹超大规模（UM）MIMO航空通信系统，提出了一种有效的信道估计和跟踪方案，解决了航空太赫兹UM-MIMO信道的{\emph{triple delay-beam-Doppler squint effects}}唯一性导致的性能下降问题。具体地，基于从导航信息获取的粗略角度估计，建立初始航空链路，其中收发器处的延迟波束偏斜可以通过采用可编程真时延迟单元（GTTDU）模块（例如，所设计的基于{\emph{Rotman lens}}的GTTDU模块）。根据提出的先验辅助迭代角度估计算法，可以估计出方位角/仰角，并利用这些角度实现精确的波束对准和改进GTTDU模块，以进一步消除延迟波束斜视。多普勒频移可以随后估计使用所提出的先验辅助迭代多普勒频移估计算法。在此基础上，可以准确地估计路径延迟和信道增益，并通过补偿过程有效地抑制多普勒斜视。对于数据传输，提出了一种基于数据辅助判决的信道跟踪算法，对波束对准后的有效信道进行跟踪。当数据辅助信道跟踪无效时，将在导频辅助信道跟踪阶段利用等效稀疏数字阵列重新估计角度，其中可以基于先前估计的角度来解决角度模糊。仿真结果和推导出的Cramér-Rao下界验证了我们的解决方案的有效性。
2021-03-03 cs.IT eess.SP math.IT
3-D Statistical Indoor Channel Model for Millimeter-Wave and Sub-Terahertz Bands
毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）将用于第六代（6 G）无线系统，特别是用于室内场景。本文提出了一种针对毫米波和亚太赫兹频率的室内三维（3-D）统计信道模型，该模型是根据2014年和2019年在28 GHz和140 GHz的办公楼中进行的广泛信道传播测量开发的。记录了超过15，000个功率延迟曲线（PDP），以研究信道统计数据，例如时间簇的数量、簇延迟和簇功率。信道生成过程中所需的所有参数都来自28 GHz和140 GHz视距（LOS）和非视距（NLOS）场景的经验测量数据。信道模型的验证表明，模拟的均方根（RMS）延迟扩展和RMS角扩展产生良好的协议与测量值。在NYUSIM室外信道模拟器的基础上，开发了一个室内信道模拟软件，该软件可以生成真实的信道冲激响应、PDP和功率角谱。
2020-09-27 cs.IT eess.SP math.IT
Terahertz Spatial Wireless Channel Modeling with Radio Radiance Field
School of Electrical and Computer Engineering, University of Georgia（电子与计算机工程学院，佐治亚大学）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Wisconsin-Madison（电气与计算机工程学院，威斯康星大学麦迪逊分校）
本文研究将 RRF 框架用于太赫兹空间信道建模，通过视觉几何与稀疏射频测量重建连续 Spatial-CSI，并在仿真场景中验证其可捕获关键传播路径。
2025-05-06 cs.AI cs.CV cs.NI
Airy Beam Dispersion in Near-Field Wideband Terahertz Communications
School of Electrical and Information Engineering, Zhengzhou University（郑州大学电气与信息工程学院）
针对近场宽带太赫兹通信中的艾里光束色散问题，基于菲涅耳衍射积分推导了闭式轨迹表达式，并开发了真时延辅助的艾里波束赋形结构以主动控制色散。
2026-05-23 cs.IT eess.SP math.IT
LoS MIMO-Arrays vs. LoS MIMO-Surfaces
无线研究界对亚太赫兹频段表示出极大的兴趣，以便在未来的无线网络中实现移动通信。亚太赫兹波段提供了大量的可用带宽，因此，有望实现光速无线通信。在这样的高频带，收发器需要具有更大的孔径，并且需要比在低频带更密集地部署。这些因素成比例地增加了远场极限，电磁波的球面曲率不能再被忽略。这提供了实现空间复用的机会，即使在视线信道。在本文中，我们概述和比较现有的设计方案，以实现高秩传输的视线信道。
2023-02-07 cs.IT eess.SP math.IT
