Messungen und Charakterisierung von Fern- und Nahfeldkanälen im Terahertz-Band unter Verwendung eines virtuellen Antennenarrays

Technologien mit extrem großflächigen Antennenarrays (ELAA), die aus ultra-massiven Multiple-Input-Multiple-Output (UM-MIMO) oder rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen (RISs) bestehen, sind auf dem Vormarsch, um die Anforderungen drahtloser Systeme in der sechsten Generation und darüber hinaus zu erfüllen, mit verbesserter Abdeckung und extremen Datenraten von bis zu Terabit pro Sekunde. Für ELAA, die bei Terahertz (THz)-Frequenzen arbeiten, erweitert sich die Rayleigh-Distanz, und Benutzer befinden sich wahrscheinlich sowohl in Fernfeld (FF) als auch in Nahfeld (NF) Regionen. Einerseits müssen neue Merkmale wie NF-Ausbreitung und räumliche Nicht-Stationarität charakterisiert werden. Andererseits ist der Übergang der Eigenschaften an der Grenze zwischen FF und NF einen genaueren Blick wert. In diesem Beitrag wird eine vollständige experimentelle Analyse der Eigenschaften von Fern- und Nahfeldkanälen unter Verwendung eines THz-virtuellen Antennenarrays bereitgestellt, basierend auf der Messung des Multi-Input-Single-Output-Kanals mit der Struktur des virtuellen einheitlichen planen Arrays (UPA) mit maximal 4096 Elementen. Insbesondere wird eine nichtlineare Phasenänderung im NF beobachtet, und das Rayleigh-Kriterium bezüglich des maximalen Phasenfehlers wird verifiziert. Anschließend wird ein neues Modell für den Querkraftverlust vorgeschlagen, das die Leistungsänderung an den Antennenelementen im UPA charakterisiert und sowohl mit FF- als auch NF-Fällen kompatibel ist.