41、太赫兹通信的进展与挑战

太赫兹通信的进展与挑战

1 太赫兹通信的关键技术

1.1 调制方案

太赫兹频段具有相干带宽（即平坦衰落）特性，极短的脉冲持续时间可形成近乎虚拟的正交信道。有研究提出了一种依赖距离和频率的调制方案，适用于多载波通信。该方案先选择带宽，再设置正交频分复用信号的子载波带宽，因为太赫兹频段对频率选择性特征有一定抗性。此外，距离感知的带宽自适应资源分配方案也适用于太赫兹通信系统。

1.2 信道编码

信道编码有助于设计节能的太赫兹无线通信系统。在低频系统中，信道编码旨在在恒定能耗下最大化数据速率。有系统可根据信道条件（如距离和湿度）改变编码速率，其速率自适应算法会考虑传输环境的湿度水平，接入点据此估计信道条件。

对于使用时间扩展开关键控（OOK）的系统，减少传输序列中“1”的数量很重要，因为“0”对应静默，可节省能量。有方法通过编码成“1”数量最少的码字来减少“1”的数量，也有将此方法用于信源编码以减少信源符号中“1”的数量。不过，这种方法不适用于纳米设备和节点之间的链路，可能会带来电池问题。对于延迟受限的应用，流水线解码器不适用，因为会导致传输延迟。

1.3 MIMO系统

天线阵列可解决高衰减传输环境中的距离问题，因其能以窄波束宽度传播，但成本较高。有研究提出子阵列阵列以降低硬件复杂度。MIMO系统能以增加复杂度为代价，更有效地利用太赫兹频段提高数据速率，分组天线的MIMO系统可支持多用户。在MIMO系统中使用纳米天线可在紧凑阵列尺寸内提供多个元素。

为了在更长距离上提高数据速率，增加天线数量并非最佳解决方案，有研究建议同时使用不同窗口进行通信。实验表明，2×2视距（LOS）MI