Udnyttelse af ikke-line-of-sight-stier til terahertz-signaler i trådløs kommunikation

Hvis en basestation i et lokalnetværk forsøger at bruge en retningsbestemt stråle til at transmittere et signal til en bruger, der forsøger at oprette forbindelse til netværket – i stedet for at bruge en brednetværksudsendelse, som basestationer almindeligvis gør - hvordan ved den, hvilken retning den skal sende strålen?

Forskere fra Rice University og Brown University udviklede en linkopdagelsesmetode i 2020 ved hjælp af terahertz-stråling, med højfrekvente bølger over 100 gigahertz. Til dette arbejde, de udsatte spørgsmålet om, hvad der ville ske, hvis en væg eller en anden reflektor i nærheden skaber en non-line-of-sight (NLOS) sti fra basestationen til modtageren og fokuserede på den enklere situation, hvor den eneste eksisterende sti var langs linjen -of-sight (LOS).

I APL fotonik , de samme forskere behandler dette spørgsmål ved at overveje to forskellige generiske typer sendere og undersøge, hvordan deres egenskaber kan bruges til at bestemme, om en NLOS-sti bidrager til det signal, modtageren modtager.

"Én type sender sender alle frekvenser mere eller mindre i samme retning, " sagde Daniel Mittleman, medforfatter og ingeniørprofessor ved Brown, "mens den anden type sender forskellige frekvenser i forskellige retninger, udviser stærk vinkelspredning. Situationen er helt anderledes i disse to forskellige sager."

Forskernes arbejde viser, at senderen, der sender forskellige frekvenser i forskellige retninger, har klare fordele i sin evne til at detektere NLOS-stien og skelne dem fra LOS-stien.

"En veldesignet modtager ville være i stand til at detektere begge frekvenser og bruge deres egenskaber til at genkende de to veje og skelne dem fra hinanden, " sagde Mittleman.

Mange nyere rapporter inden for akademisk litteratur har fokuseret på forskellige udfordringer forbundet med at bruge terahertz-signaler til trådløs kommunikation. Ja, udtrykket 6G er blevet et buzzword for at omfatte fremtidige generationer af trådløse systemer, der bruger disse ultrahøjfrekvente signaler.

"For at terahertz-signaler skal bruges til trådløs kommunikation, mange udfordringer skal overvindes, og en af ​​de største er, hvordan man opdager og udnytter NLOS-stier, " sagde Mittleman.

Dette arbejde er blandt de første til at give en kvantitativ overvejelse af, hvordan man opdager og udnytter NLOS-stier, samt en sammenligning af forskellige senderes adfærd i denne sammenhæng.

"For de fleste realistiske indendørs scenarier kan vi forestille os et trådløst netværk på over 100 gigahertz, spørgsmålet om NLOS-sti vil helt sikkert kræve omhyggelig overvejelse, " sagde Mittleman. "Vi er nødt til at vide, hvordan man udnytter disse linkmuligheder for at opretholde forbindelsen."

Hvis, for eksempel, LOS-stien er blokeret af noget, en NLOS-sti kan bruges til at opretholde forbindelsen mellem basestationen og modtageren.

"Interessant nok, med en sender, der skaber stærk vinkelspredning, nogle gange kan et NLOS-link give endnu hurtigere forbindelse end LOS-linket, " sagde Yasaman Ghasempour, medforfatter og adjunkt ved Rice University. "Men du kan ikke udnytte sådanne muligheder, hvis du ikke ved, at NLOS-stien findes, eller hvordan du finder den."