Teraherčni radijski valovi za zaznavanje in lokalizacijo v prihodnjih 6G komunikacijskih sistemih

Prihodnje brezžične storitve in aplikacije bodo od brezžičnega komunikacijskega sistema poleg komunikacijske funkcionalnosti pogosto zahtevale tudi informacije o okolju in lokaciji uporabnika, zato je v sistemu 6G predviden združena funkcionalnost komunikacije, zaznavanja in lokalizacije. Na primer, koncept digitalnega dvojčka, obetavne tehnologije za novo poglobljeno digitalno vzporedno okolje z različnimi področji uporabe (industrija 4.0, letalstvo, zdravstvo, itd.), zahteva, da se fizično okolje zaznava, obdela in dostavi v digitalni svet v realnem času. To in podobne aplikacije naj bi podpirala šesta generacija komunikacijskih sistemov (6G), ki bo poleg komunikacije zagotavljali tudi funkcionalnost zaznavanja okolja. Zahteve komunikacijskega sistema 6G (hitrost prenosa podatkov v Tbps, zakasnitev v redu desetinke milisekundne, milimetrsko natančno zaznavanje okolja in razdalje, povečano spektralno učinkovitost in funkcionalnost, ki zajema zaznavanje, lokalizacijo in nadzor) bo mogoče doseči z različnimi inovativnimi tehnologijami, med katerimi je uporaba teraherčnega (THz) frekvenčnega pasu (0,1-10 THz) deležna osrednje pozornosti. THz frekvenčni pas ima več prednosti pomembnih za lokalizacijo in zaznavanje (signali ne prodirajo v predmete, večja pasovna širina, manjše antene zaradi krajših valovnih dolžin), hkrati pa obstajajo tudi nekatere pomanjkljivosti (visoke izgube pri širjenju valovanja, večje izgube zaradi odbojev, difrakcije in sipanja ter slabljenje zaradi atmosferskih učinkov). Zasnova in izvedba združene komunikacij, zaznavanja okolja in natančne lokalizacije v komunikacijskem sistemu 6G zahteva natančno poznavanje in modeliranje THz radijskega kanala. V zvezi s tem je glavni cilj projekta raziskati, določiti in razviti nove modele THz kanalov, ki so primerni za načrtovanje in vrednotenje združene komunikacije, zaznavanja okolja in natančne lokalizacije v notranjem okolju z izkoriščanjem komunikacije 6G v THz frekvenčnih pasovih. Cilj projekta bo dosežen z obravnavanjem naslednjih ciljev, in sicer, (i) poglobljeno študijo glavnih mehanizmov širjenja radijskega valovanja v THz frekvenčnem pasu in identifikacijo metodoloških zahtev za združeno komunikacijo, zaznavanje in lokalizacijo v notranjem okolju, (ii) modeliranje določenega niza mehanizmov širjenja in parametrov kanala ter nadgradnjo modelov komunikacijskih kanalov z izbranimi mehanizmi, (iii) načrtovanje nove metode za zaznavanje okolja in lokalizacijo, ki izkorišča THz frekvenčni pas z uporabo lastnosti kanalov in (iv) dokaz in ovrednotenj učinkovitost predlaganih pristopov v izbranih notranjih prostorih z načrtovanjem arhitekture za izbrane scenarije in tvorjenje testnih podatkov z lastno razvitim in nadgrajenim orodjem za modeliranje širjenja radijskega signala. Verjamemo, da je lastnosti radijskih kanalov v THz frekvenčnem področju mogoče izkoristiti za združeno komunikacijo, zaznavanje okolja in natančno lokalizacijo v prihodnjih sistemih 6G. Tako bo delo na začetku usmerjeno v prepoznavanje pojavov širjenja in parametrov kanalov, ki so ključnega pomena za združeno komunikacijo, zaznavanje in lokalizacijo v notranjih okoljih. V nadaljevanju se bomo osredotočili na modele kanalov, ki so primerni za združeno komunikacijo, zaznavanje in lokalizacijo, s poudarkom na prepoznavanju ustreznih obstoječih modelov kanalov, ugotavljanju njihovih pomanjkljivosti in omejitev ter razvoju izboljšanih ali novih modelov za notranja okolja, ki temeljijo na novih THz meritvah kanala v notranjih okoljih. Delo bomo nadaljevali z raziskovanjem različnih pristopov lokalizacije z uporabo radijskih signalov in ugotavljanjem njihove primernosti za THz frekvenčni pas ter razvojem novih pristopov. Na koncu bomo izvedli oceno predlaganih pristopov v ustreznih notranjih scenarijih 6G z nizom podatkov, ustvarjenim z nadgrajenim lastno razvitim orodjem za modeliranje širjenja radia in meritvami THz kanala.