中國移動研究院聯(lián)合創(chuàng)新中心發(fā)布面向6G的太赫茲信道仿真平臺

2023年5月26日，在北京萬壽賓館召開的首屆全國太赫茲通信技術(shù)論壇上，北京郵電大學(xué)張建華教授代表北京郵電大學(xué)-中國移動研究院聯(lián)合創(chuàng)新中心發(fā)布了面向6G的太赫茲信道仿真平臺[1]（BUPTCMG-IMT2030_THz），用于支持太赫茲通信系統(tǒng)的研發(fā)和性能仿真評估。

太赫茲通信因其大帶寬、高速率的特點被認(rèn)為是6G的候選關(guān)鍵技術(shù)之一。太赫茲波高頻率、小波長的特點，使得其信道傳播特性與Sub-6GHz、毫米波信道顯著差異。認(rèn)知和掌握太赫茲信道傳播特性對于太赫茲通信系統(tǒng)設(shè)計和技術(shù)研發(fā)具有重要作用。目前，由于對太赫茲信道測量平臺的精度、頻率、帶寬等參數(shù)要求較高，在真實通信場景下開展太赫茲信道測量存在較大的困難，導(dǎo)致太赫茲頻段的信道建模與特性分析研究還不充分。而且，現(xiàn)有的5G標(biāo)準(zhǔn)信道模型只能刻畫100GHz以下的無線信道特性。

針對上述挑戰(zhàn)，張建華教授團隊依托北京郵電大學(xué)-中國移動研究院聯(lián)合創(chuàng)新中心項目《面向6G的信道測量與建?！罚罱巳S高精度全角度測量的太赫茲時域相關(guān)測量平臺，開展了太赫茲典型室內(nèi)辦公室場景和城市微蜂窩場景下的信道測量工作[2] [3]，利用高精度的信道參數(shù)提取算法獲取太赫茲頻段ITU/3GPP GBSM信道模型參數(shù)。同時，基于厘米波、毫米波、太赫茲波信道實測數(shù)據(jù)觀察，發(fā)現(xiàn)太赫茲信道呈現(xiàn)出顯著的稀疏性，引用Gini系數(shù)刻畫信道的稀疏性程度，并分析建模得到了不同頻率信道下的Gini系數(shù)?；谝陨涎芯砍晒?，提出了基于5G GBSM原理的太赫茲信道建模與仿真方法。如下圖所示，首先，利用實測獲取的太赫茲信道特性參數(shù)生成大尺度參數(shù)；其次基于實測的太赫茲信道簇與徑模型結(jié)果生成小尺度參數(shù)；最后利用所得到的Gini系數(shù)，重新分配簇內(nèi)的徑功率，刻畫出呈現(xiàn)稀疏性的太赫茲信道系數(shù)。

圖01太赫茲信道仿真流程

BUPTCMG-IMT2030_THz是張建華教授團隊于2017年被 ITU-R IMT-2020(5G) 接收的信道模型標(biāo)準(zhǔn)和軟件平臺[4]基礎(chǔ)上，開發(fā)的太赫茲通信信道仿真平臺，該平臺成果已經(jīng)在實驗室主頁（www.zjhlab.net）發(fā)布。該平臺基于ITU-R M.2412標(biāo)準(zhǔn)模型框架[5]，修改了大尺度模型參數(shù)以及依據(jù)簇徑數(shù)生成徑的角度信息等模塊，增加了簇內(nèi)徑功率重新分配的功能模塊。支持UMi與InH等典型場景、太赫茲頻段、MISO/SIMO、MIMO多天線技術(shù)的太赫茲通信信道仿真。BUPTCMG-IMT2030_THz平臺發(fā)布后將根據(jù)科研人員和用戶的反饋，及時更新升級，從信道方面支持THz通信技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計和性能評測。

圖02 BUPTCMG-IMT2030_THz平臺用戶手冊

圖03 BUPTCMG-IMT2030_THz平臺使用界面

[1] BUPT-ARTT Lab, IMT-2030_THz Channel Model Platform, 2023.[Online], available in http://www.zjhlab.net/publications/buptcmg-imt2030_thz-channel-model-platform.

[2] Z. Chang, J. Zhang, P. Tang, L. Tian, Y. Yang, J. Lin, and G. Liu, “3GPP-Like THz Channel Modeling for Indoor Office and Urban Microcellular Scenarios”, arXiv preprint arXiv: 2305.14997, 2023.

[3] X. Liu, J. Zhang, P. Tang, L. Tian, H. Tataria, S. Sun, and M. Shafi, “Channel Sparsity Variation and Model-Based Analysis on 6, 26, and 132 GHz Measurements,” arXiv preprint arXiv: 2302.08772, 2023.

[4] Simulation platform of IMT-2020 channel model for evaluation, Jun. 2018.[Online], available in https://www.itu.int/md/R15-WP5D-C-0989/. and http://www.zjhlab.net/publications/imt-2020_cm_bupt/.

[5] ITU-R M.2412-0, " Guidelines for Evaluation of Radio Interface Technologies for IMT-2020", 2017.