Беспроводная связь и приложения выше 100 ГГц: возможности и проблемы для 6G и последующих поколений

Диапазон частот от 100 ГГц до 3 ТГц представляет собой перспективную область для систем беспроводной связи следующего поколения благодаря широким полосам неиспользуемого и малоисследованного спектра. Эти частоты также открывают возможности для революционных приложений, которые станут возможными благодаря новым концепциям и достижениям в области устройств, схем, программного обеспечения, обработки сигналов и систем. В статье описываются многие технические проблемы и возможности для приложений беспроводной связи и зондирования на частотах выше 100 ГГц, а также представлены перспективные открытия, новые подходы и последние результаты, которые будут способствовать разработке и внедрению беспроводных сетей шестого поколения (6G) и последующих поколений. Рассматриваются последние решения регулирующих органов и органов стандартизации, предусматривающие появление беспроводных продуктов и услуг на частотах выше 100 ГГц, и демонстрируется реализуемость когнитивной беспроводной связи, высокоточного определения местоположения, зондирования и визуализации. Кроме того, представлены подходы и результаты, показывающие, каким образом будет обеспечиваться мобильная связь на больших расстояниях на частотах выше 800 ГГц, поскольку коэффициенты усиления антенн способны компенсировать затухание, обусловленное прохождением радиоволн через воздух. Описаны также методы снижения вычислительной сложности и упрощения обработки сигналов в адаптивных антенных решётках за счёт использования специальной теории относительности для формирования конуса молчания в передискретизированных антенных решётках, что повышает эффективность цифровых антенных решёток с фазированием. Приведены новые результаты, дающие представление об алгоритмах энергоэффективного управления диаграммой направленности и новых моделях распространения и потерь при прохождении через перегородки на частотах выше 100 ГГц; представлены перспективные результаты в области визуализации, обработки антенных решёток и определения местоположения. Также обсуждается реализация пространственной согласованности на терагерцевых частотах — важного компонента моделирования каналов, учитывающего малые изменения и пространственные корреляции. Статья предлагает первый подробный анализ широкого спектра приложений беспроводных терагерцевых продуктов и приложений и представляет подход...