刘利平 菅梦楠 陈艺戬

摘要：作为6G潜在技术之一，太赫兹技术对数据速率提升、超密集连接、低时延传输等具有积极作用。首先阐述了太赫兹技术的传播特性和信道建模方法。根据传播特性确定了大尺度、小尺度和微尺度3个维度的太赫兹应用场景。接着，针对太赫兹特殊的频谱特性，设计了物理层波形、调制编码、超大规模多输入多输出（UM-MIMO），以及媒体接入控制（MAC）层波束管理方案。最后，关注了适用于太赫兹频段的智能超表面（RIS）技术，探讨了RIS关键使能技术与方案设计。

关键词：太赫兹；传播模型；应用场景；基带处理；智能超表面

Abstract： As one of the potential technologies for 6G system， terahertz technology facilitates data-rate improvement， ultra-dense connection and low-latency transmission. The propagation characteristics and channel modeling methods of terahertz band are studied in this paper. Based on the special spectrum characteristics of terahertz， three kinds of terahertz application scenarios including macro-scale， micro-scale and nano-scale are analyzed. Then， potential schemes to design physical layer waveform， modulation and coding， ultra-massive multiple-input multiple-output （UM-MIMO）， and media access control （MAC） layer beam management in terahertz system schemes are given. Finally， the reconfigurable intelligent surface （RIS） technology is introduced which is applicable to the terahertz frequency. The key enabling technologies and solutions for RIS are discussed.

Keywords： terahertz； propagation model； application scenario； baseband signal processing； reconfigurable intelligent surface

在未來6G网络中，增强现实、五感通信、万物互联等智能服务要求数据速率有千倍提升，以实现低时延、高可靠、可扩展的无缝连接[1]。作为6G潜在的基础技术，太赫兹是指100 GHz～10 THz的频段资源，它被业界评为“改变未来世界的十大技术”之一[2]。太赫兹具有连续可用的大带宽，将有助于构建6G短距离、高速率的传输系统，支持超高速率的数据传输，满足超密集设备的连接需求，增强网络连接的可靠性，并支撑高能效的终端网络[3-4]。

2020年，国际电信联盟（ITU）启动6G研究工作。其中，太赫兹技术发展及其在6G中的应用与挑战成为一个研究热点。此外，美国联邦通信委员会（FCC）将对95 GHz～3 THz进行为期10年的开放性测试；欧盟制定了Horizon计划并已启动多项针对太赫兹频段的研究项目；日韩等国也相继开展了对太赫兹器件和无线通信技术的研究[5]。太赫兹架构的设计和相关硬件器件的研发是太赫兹技术发展的重点。……