立即注册
查看: 485|回复: 4

[资料] 6G太赫兹传输链路特性分析

已绑定手机
发表于 2021-8-9 18:06:05 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市
6G时代,太赫兹技术将实现 Tbit/s的超高容量,而更高频点电磁波将面临更为复杂的链路传播环境。分别介绍了太赫兹在晴朗空气、雨天、雾天等场景的链路损耗,给出太赫兹可用频谱建议以及太赫兹适合室外短距离覆盖以及室内覆盖的结论,最后提出相应的6G太赫兹的应用场景建议。

随着高清数字电视、超高清VR/AR等多媒体业务的日益兴起,人们对高速数据传输的需求日益增长。为了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。

1、6G 太赫兹在大气中传播特性分析
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。
1.1 晴朗天气太赫兹传播特性分析
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,当波的频率与共振频率重合时,衰减会达到最大值。在557 GHz和752 GHz 2种谐振频率下,均表现出较高的衰减。分子共振引起的衰减可以达到很高的值,但也有衰减小于等于 100 dB/km 的频率窗,可根据以下 3 种衰减评估模型:MPM 模 型、AM 模型和 ITU-R P.676-10 模型计算不同频段太赫兹波传输时的损耗。
其中ITU-R P.676-10模型可以被引用在1 THz以下的频率模型中,在频率f点处损耗的计算公式如下:
γ = γo ( f ) + γw ( f ) = 0.182 0fN″ ( f ) (1)
其中N″(f)为频率相关复折射率的虚部。 N″ ( f ) =∑i SiFi + N″ D ( f ) (2) N″ D(f)为压力诱导氮吸收引起的连续体,Si为频谱线强度。
1.3 雾天太赫兹传播特性分析
在大雾天气中,太赫兹波的衰减随着频率和雾的密度增加而增加。图 3展示了在 15°C条件下,不同频段电磁波穿透 300 m范围的雾时(0.05 g/m3)与穿透 50m 范围的雾时(0.5 g/m3)的链路损耗对比。由图 3 可 知,对于 400 GHz 以上的频率,在 50 m 范围内 0.5 g/m3的雾天环境下额外的衰减为 10 dB/km,因此雾天环境也会影响太赫兹波的传输效率。

太赫兹应用场景分析
2.1 太赫兹适用于室内场景
由图 4 可以看出,由于受到水蒸气以及大气其他气体的吸收,超过 0.3 THz 的频段在大气中的损耗较高,1 THz以下有几个频率窗口的损耗在100 dB/km之 下,但是依旧保持较高的损耗值。因此在不考虑收发两端高天线增益条件下,可以认为太赫兹波不适合作为室外数据传输的载体,但是可以将其应用在室内环境,一般室内无线场景只有 10 m 的通信距离或者更短,在 10 m的范围内比如 0.3 THz的信号衰减约为 0.1dB/m或者更小,这在室内环境是可以忽略的。

3、太赫兹部署场景建议
太赫兹波在自由空间以及雨天、空气中的链路损耗较大,因此室外部署初期应充分考虑太赫兹短距离热点覆盖或用于宽带无线接入。应用于热点覆盖时,可搭配5G低频以及毫米波系统进行通信,并需要充分考虑恶劣天气如雨、雪、雾对太赫兹频段的影响。太赫兹波同样适合室内部署,借助定向波束或丰富的反射路径来实现家庭或办公区域的覆盖,替代WLAN进行高清视频会议业务或高清电视业务。

更多内容请下载附件查看
游客,如果您要查看本帖隐藏内容请回复

发表于 2021-8-18 14:20:21 | 显示全部楼层 来自 广西南宁市
谢谢分享!!!!
发表于 2021-9-2 20:38:33 | 显示全部楼层 来自 浙江省杭州市
學習一下,謝謝分享
已绑定手机
发表于 2021-9-3 11:10:58 | 显示全部楼层 来自 安徽省芜湖市
感谢分享,学习使人进步
发表于 2021-9-3 13:01:07 | 显示全部楼层 来自 台湾省
nice information, thanks
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

合作/建议

TEL: 19168984579

工作时间:
周一到周五 9:00-11:30 13:30-19:30
  • 扫一扫关注公众号
  • 扫一扫打开小程序
Copyright © 2013-2024 一牛网 版权所有 All Rights Reserved. 帮助中心|隐私声明|联系我们|手机版|粤ICP备13053961号|营业执照|EDI证
在本版发帖搜索
扫一扫添加微信客服
QQ客服返回顶部
快速回复 返回顶部 返回列表