Channel measurement, characterization and modeling of the massive MIMO for 260∼400 GHz indoor near-field communications

太赫兹 (THz, Terahertz) 通信具有高传输速率和强抗干扰等特点, 可以解决目前无线通信系统的频谱资源稀缺和容量限制问题, 被认为是第六代 (6G, 6th Generation) 移动通信中最具前景的技术之一. 而太赫兹频段存在高传播损耗问题, 利用大规模多输入多输出 (MIMO, Multiple Input Multiple Output) 技术可以补偿这种衰减. 为充分利用太赫兹频段的优势, 需要探究太赫兹大规模 MIMO 的信道特性并且建立准确高效的信道模型, 而信道测量则提供真实的信道数据, 是信道建模的基础. 本文开展典型会议室视距 (LoS, Line of Sight) 场景下 260-400 GHz 高频段宽频带的 128根天线虚拟大规模 MIMO 阵列的近场通信信道测量活动. 首先, 介绍了基于矢量网络分析仪 (VNA, Vector Network Analyzer) 的扩频方案的太赫兹信道频域测量系统及环境部署; 其次, 阐述了该系统的校准原理, 并且重点对主径近端杂散问题进行理论分析; 最后, 基于测量结果验证了不同发射机位置的空间一致性, 并且全面分析了太赫兹室内信道特性, 包括多径特性, 多天线阵列轴上非平稳特性以及近场相位特性. 分析结果表明该频段太赫兹信道多径呈现明显的稀疏分布和成簇分布的特点,且多天线阵列相位变化与近场球面波函数 (SWF, Spherical Waveform Function) 拟合良好. 此外, 可以观察到散射簇沿多天线阵列轴方向出现明显的生灭现象, 这说明太赫兹信道沿阵列轴呈现非平稳特性.