中国移动研究院联合创新中心发布面向6G的太赫兹信道仿真平台

2023年5月26日，在北京万寿宾馆召开的首届全国太赫兹通信技术论坛上，北京邮电大学张建华教授代表北京邮电大学-中国移动研究院联合创新中心发布了面向6G的太赫兹信道仿真平台[1]（BUPTCMG-IMT2030_THz），用于支持太赫兹通信系统的研发和性能仿真评估。

太赫兹通信因其大带宽、高速率的特点被认为是6G的候选关键技术之一。太赫兹波高频率、小波长的特点，使得其信道传播特性与Sub-6GHz、毫米波信道显著差异。认知和掌握太赫兹信道传播特性对于太赫兹通信系统设计和技术研发具有重要作用。目前，由于对太赫兹信道测量平台的精度、频率、带宽等参数要求较高，在真实通信场景下开展太赫兹信道测量存在较大的困难，导致太赫兹频段的信道建模与特性分析研究还不充分。而且，现有的5G标准信道模型只能刻画100GHz以下的无线信道特性。

针对上述挑战，张建华教授团队依托北京邮电大学-中国移动研究院联合创新中心项目《面向6G的信道测量与建模》，搭建了三维高精度全角度测量的太赫兹时域相关测量平台，开展了太赫兹典型室内办公室场景和城市微蜂窝场景下的信道测量工作[2] [3]，利用高精度的信道参数提取算法获取太赫兹频段ITU/3GPP GBSM信道模型参数。同时，基于厘米波、毫米波、太赫兹波信道实测数据观察，发现太赫兹信道呈现出显著的稀疏性，引用Gini系数刻画信道的稀疏性程度，并分析建模得到了不同频率信道下的Gini系数。基于以上研究成果，提出了基于5G GBSM原理的太赫兹信道建模与仿真方法。如下图所示，首先，利用实测获取的太赫兹信道特性参数生成大尺度参数；其次基于实测的太赫兹信道簇与径模型结果生成小尺度参数；最后利用所得到的Gini系数，重新分配簇内的径功率，刻画出呈现稀疏性的太赫兹信道系数。

 图01   太赫兹信道仿真流程   

BUPTCMG-IMT2030_THz是张建华教授团队于2017年被 ITU-R IMT-2020(5G) 接收的信道模型标准和软件平台[4]基础上，开发的太赫兹通信信道仿真平台，该平台成果已经在实验室主页（www.zjhlab.net）发布。该平台基于ITU-R M.2412标准模型框架[5]，修改了大尺度模型参数以及依据簇径数生成径的角度信息等模块，增加了簇内径功率重新分配的功能模块。支持UMi与InH等典型场景、太赫兹频段、MISO/SIMO、MIMO多天线技术的太赫兹通信信道仿真。BUPTCMG-IMT2030_THz平台发布后将根据科研人员和用户的反馈，及时更新升级，从信道方面支持THz通信技术的系统设计和性能评测。

图02   BUPTCMG-IMT2030_THz平台用户手册

图03   BUPTCMG-IMT2030_THz平台使用界面

[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.