太赫兹无线通信中的信道建模、仿真平台开发与特征分析研究

基本信息
批准号:61701300
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:韩充
学科分类:
依托单位:上海交通大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:康宁,陈燚,时鹏
关键词:
太赫兹通信仿真平台信道建模特征分析超大规模MIMO
结项摘要

Terahertz (0.1-10 THz) band communication is envisioned as a key technology to satisfy the increasing demand for future ultra-high-speed wireless links in 5G and beyond 5G cellular systems, thanks to its ability to offer an ultra-broad bandwidth. So far the THz band is still under-exploited in China and world-widely. Particularly in the area of channel modeling, still there exist many unsolved problems, including balance and tradeoff between modeling accuracy and complexity, models for the time-varying channel, propagation models accounting for large antenna arrays, and analysis of THz channel characteristics. This project aims to address the aforementioned challenges and develop sophisticated channel models for the entire THz band. By leveraging the analytical and statistical methods, we will develop the hybrid channel model, the time-varying channel model, and the three-dimensional ultra-massive MIMO channel model. Moreover, we will develop high-performance channel simulation platform based on modular approaches, by taking into account the diversities of the propagation environment, including the azimuth and elevation planes, the static and dynamic environments, as well as the multiple antennas. Accurate and insightful channel characteristics in the THz band will be analyzed based on the developed models and simulation platform, including path loss, delay spread, coherence bandwidth, temporal broadening, and wideband capacity. In terms of broad impact, this project will make scientific breakthrough and establish theoretical foundations for wireless communications in the THz band.

太赫兹频段拥有的超大带宽能有效满足未来十年市场对超高速无线通信的需求,成为发展5G和Beyond 5G移动通信的核心科技。迄今,太赫兹在国内外仍未被深入探索,尤其在信道建模方面,亟待解决的科学问题包括平衡信道建模中准确性与复杂度、针对随时间变化的动态信道建模、针对大规模天线阵的三维信道建模、以及信道数据提取及特性分析。本项目旨在解决上述科学难题,针对完整的太赫兹频段,结合数学分析和统计的方法,创建混合信道模型、时变动态信道模型、超大规模MIMO系统的三维模型。此外,利用模块式方法开发高性能信道仿真平台,充分考虑太赫兹信道的多样性,包括两维或三维空间、静态或时变动态信道、单天线或超大规模MIMO系统,从而准确分析太赫兹信道中路径损耗、延迟扩展、相干带宽、时域拓宽、信道容量等信道特征。本课题将在太赫兹信道建模的关键技术上取得突破,为该频段无线通信系统的研究提供理论成果和仿真平台。

项目摘要

太赫兹无线通信在全世界是非常前沿的研究领域,其拥有的超大带宽将满足未来十年对无线传输速度的需求,并将引发新一轮的通信技术革命。迄今为止,太赫兹在中国以及全世界仍未被深入探索,尤其在信道建模方面,亟待解决的科学问题包括信道建模的准确性与复杂度的矛盾与平衡、针对随时间变化的动态信道建模、针对大规模多进多出系统的三维信道建模、以及信道数据提取及信道特性分析。本项目旨在解决上述科学难题,对完整太赫兹频段中的无线信道进行深入研究,结合数学分析和统计的方法创建信道模型,包括混合信道模型、时变动态信道模型、超大多进多出系统的三维模型。此外,利用模块式思路开发高性能信道仿真平台,充分考虑太赫兹信道的多样性,包括两维或三维空间、静态或时变动态信道、单天线或超大规模多进多出系统,从而准确分析太赫兹信道中路径损耗、延迟扩展、相干带宽、时域拓宽、多径效应的K系数、到达角度分布、信道容量、多进多出信道矩阵中的特征值等特征。本课题已资助发表期刊论文10篇,参加高水平国际会议11人次,支持培养博士研究生3人、硕士研究生2人、以及多位本科生,在太赫兹信道建模的关键技术上取得突破,提供理论成果和仿真工具,有力支撑6G移动通信的发展。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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