Teraherčni radijski valovi za zaznavanje in lokalizacijo v prihodnji 6G komunikacijskih sistemih
Oznaka in naziv projekta
J2-4461 Teraherčni radijski valovi za zaznavanje in lokalizacijo v prihodnji 6G komunikacijskih sistemih
J2-4461 Terahertz radio waves for sensing and localization in future 6G communication systems
Logotipi ARRS in drugih sofinancerjev
Projektna skupina
Vodja projekta: Andrej Hrovat
Sestava projektne skupine: Povezava na SICRIS
- Tomaž Javornik (7109)
- Aleš Švigelj (17167)
- Mihael Mohorčič (15087)
- Roman Novak (12765)
- Ke Guan (54531)
- Grega Morano (56017)
- Gregor Cerar (39131)
Vsebinski opis projekta
Za zagotavljanje povezav za pametne storitve z zavedanjem konteksta sta zaznavanje okolja v realnem času in informacija o točni lokaciji v kombinaciji z visoko zmogljivimi komunikacijskimi storitvami bistvenega pomena. Teraherčne komunikacije so ključni dejavnik za prihodnje komunikacijske sisteme 6G, kjer prihajajoče aplikacije zahtevajo hitrosti podatkov v terabitih na sekundo, čas dospetja v desetinkah milisekunde z ničelnim trepetanjem, zaznavanje in lociranje z milimetrsko natančnostjo, povečanje spektralne učinkovitosti in gostote naprav ter brezprekinitveno povezljivost. Snovanje in izvedba koncepta združene komunikacije, zaznavanja okolja in natančne lokalizacije v komunikacijskih sistemih 6G zahteva natančno poznavanje in modeliranje THz radijskega kanala. Zato je treba pred dejanskim razvojem novih metod za zaznavanje okolja in lokalizacijo z meritvami in simulacijami z umerjenimi determinističnimi ali stohastičnimi modeli kanala določiti ustrezne lastnosti THz kanala. V projektu bomo preverili ali se lahko THz kanal uporabimo za združeno komunikacijo, zaznavanje okolja in natančno lokalizacijo. Preučili, identificirali in razvili bomo nove modele THz kanalov, primernih za načrtovanje in vrednotenje združene komunikacije, zaznavanja okolja in natančno lokalizacijo v notranjem okolju z izkoriščanjem komunikacij 6G. Raziskovali bomo glavne mehanizme širjenja v THz frekvenčnem pasu in identificirali metodološke zahtev za združeno komunikacijo, zaznavanje in lokalizacijo v notranjem okolju, katere rezultat je nabor mehanizmov širjenja in parametrov kanala, ki so ključni za združeno komunikacijo, zaznavanje in lokalizacija v THz frekvenčnem pasu. Nadaljevali bomo zmodeliranjem identificiranega nabora mehanizmov širjena radijskega valovanj in parametrov kanala ter dopolnjevanjem modelov komunikacijskih kanalov z izbranimi mehanizmi s katerimi omogočimo njihovo uporabo v združeni komunikaciji, zaznavanju in lokalizaciji. Sledilo bo načrtovanje nove metode za zaznavanje okolja in lokalizacijo, ki izkorišča THz frekvenčni pas z uporabo identificiranih lastnosti kanala. Učinkovitost predlaganih pristopov bomo dokazali in ovrednotili v izbranih scenarijih v notranjih okoljih z načrtovanjem arhitekture za izbrane scenarije in tvorjenjem testnih podatkovnih nizov z nadgrajenim, lastno razvitim orodjem za širjenje radijskih valov v THz frekvenčnem področju.
Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani SICRIS.
Faze projekta in opis njihove realizacije
Delovni sklopi projekta
Sklop S1 – Analiza širjenja THz radijskih valov in specifikacija metodoloških zahtev
Aktivnost A1.1 - Analiza mehanizmov razširjanje valov v THz pasu za scenarije v notranjih okoljih.
Aktivnost A1.2 - Raziskava uporabnosti THz radijskih valov za združeno komunikacijo, zaznavanje in lokalizacijo.
Aktivnost A1.3 - Identifikacija parametrov radijskega kanala za združeno komunikacijo, zaznavanje in lokalizacijo.
Aktivnost A1.4 - Identifikacija metodoloških zahtev za združeno komunikacijo, zaznavanje in lokalizacijo v THz frekvenčnem pasu.
Sklop S2 – Modeli kanalov za združeno komunikacijo, zaznavanje in lokalizacijo v THz frekvenčnem pasu
Aktivnost A2.1 - Identifikacija modelov komunikacijskih kanalov uporabni za združeno komunikacijo, zaznavanje in lokalizacijo.
Aktivnost A2.2 - Specifikacija dodatnih parametrov meritev, ki običajno niso na voljo pri meritvah komunikacijskega kanala, in so primerni za modeliranje širjenja THz radijskih valov za združeno komunikacijo, zaznavanje in lokalizacijo.
Aktivnost A2.3 - Razvoj novih modelov kanalov za združeno komunikacije, zaznavanje in lokalizacijo.
Aktivnost A2.4 - Umerjanje predlaganih modelov z razpoložljivimi meritvami THz kanala.
Sklop S3 – Predlog nove metode za zaznavanje okolja in lokalizacijo z izkoriščanjem THz frekvenčnega pasu
Aktivnost A3.1 - Raziskava pristopov zaznavanja okolja in lokalizacije z uporabo radijskih valov.
Aktivnost A3.2 - Identifikacija pristopov zaznavanja okolja in lokalizacije, primernih za THz frekvenčne pasove.
Aktivnost A3.3 - Predlog novih inovativnih pristopov za zaznavanje okolja in lokalizacijo z uporabo mehanizmov širjenja THz valov.
Sklop S4 – Ovrednotenje predlaganega pristopa za zaznavanje in lokalizacijo okolja v THz frekvenčnem področju
Aktivnost A4.1 - Določitev scenarijev v notranjih okoljih.
Aktivnost A4.2 - Razvoj sistemske arhitekture za izbrane scenarije.
Aktivnost A4.3 - Tvorjenje nizov testnih podatkov z lastno razvitim in nadgrajenim orodjem za modeliranje širjenja radijskega signal, za identificirane scenarije.
Mejniki projekta in opis njihove realizacije
MS1: Analiza širjenja THz radijskih valov in določitev metodoloških zahtev [M9]
MS2: Identifikacija modelov THz komunikacijskih kanalov in merilnih parametrov [M15]
MS3: Razvoj in kalibracija predlaganih modelov kanalov [M18]
MS4: Nadgradnja orodja za širjenje radijskih valov z modeli za THz kanale [M21]
MS5: Identifikacija pristopov za zaznavanje okolja in lokalizacijo v THz pasu [M27]
MS6: Oblikovanje novih pristopov za zaznavanje okolja in lokalizacijo v THz pasu [M30]
MS7: Določitev arhitekture in scenarijev [M33]
Bibliografske reference
- K. Guan, H. Yi, D. He, B. Ai, and Z. Zhong, “Towards 6g: Paradigm of realistic terahertz channel modeling,” China Communications, vol. 18, no. 5, pp. 1–18, 2021.
D. He, B. Ai, K. Guan, L. Wang, Z. Zhong, and T. K¨urner, “The design and applications of high-performance ray-tracing simulation platform for 5g and beyond wireless communications: A tutorial,” IEEE communications surveys & tutorials, vol. 21, no. 1, pp. 10–27, 2018.
- K. Guan, G. Li, T. K¨urner, A. F. Molisch, B. Peng, R. He, B. Hui, J. Kim, and Z. Zhong, “On millimeter wave and THz mobile radio channel for smart rail mobility,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 66, no. 7, pp. 5658–5674, 2016.
- D. He, K. Guan, A. Fricke, B. Ai, R. He, Z. Zhong, A. Kasamatsu, I. Hosako, and T. K¨urner, “Stochastic channel modeling for kiosk applications in the terahertz band,” IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, vol. 7, no. 5, pp. 502–513, 2017.
- K. Guan, B. Peng, D. He, J. M. Eckhardt, H. Yi, S. Rey, B. Ai, Z. Zhong, and T. K¨urner, “Channel sounding and ray tracing for intrawagon scenario at mmwave and sub-mmwave bands,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 69, no. 2, pp. 1007–1019, 2020.