الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 88000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۴۷
کد مقاله
IND47
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
باند تراهرتز: مرز متعاقب در ارتباطات بی سیم
نام انگلیسی
Terahertz band: Next frontier for wireless communications
ارتباطات فیزیکی، لابراتوار شبکه بندی بی سیم پهن باند (BWN)، کالج مهندسی برق و کامپیوتر، انستیتو فناوری جرجیا، آتلانتا، ایالات متحده، دپارتمان مهندسی برق، دانشگاه بوفالو، دانشگاه ایالتی نیویورک، بوفالو، ایالات متحده آمریکا، الزویر
مرجع به انگلیسی
Physical Communication; Broadband Wireless Networking (BWN) Laboratory, School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology,
Atlanta, GA United States; Department of Electrical Engineering, University at Buffalo, The State University of New York, Buffalo, NY United States; Elsevier
کشور
ایالات متحده
باند تراهرتز: مرز متعاقب در ارتباطات بی سیم
چکیده
این مقاله نسبت به ارائه نوعی نگرش عمیق راجع به ارتباطات باند تراهرتز (۱۰-۱/۰ THz) اقدام می نماید، که به عنوان یک فناوری کلیدی جهت ارضای تقاضای فزاینده ارتباطات بی سیم پرسرعت به شمار می آید. ارتباطات باند THz سبب تعدیل ویژگی هایی نظیر کمیابی طیف و محدودیت های ظرفیت سیستم های بی سیم کنونی می شود و سیستم های کاربردی جدیدی را برای حوزه های شبکه بندی کلاسیک و همچنین الگوهای ارتباطاتی نانومقیاسی نوین ارائه می نماید. در این مقاله، طراحی ابزار و چالش های توسعه برای باند THz در ابتدا مورد بررسی قرار می گیرد. متعاقبا، محدودیت ها و راه حل های محتمل برای معماری های فرستنده و گیرنده پرسرعت مورد بررسی قرار گرفته و چالش های توسعه آنتن های فوق / ابر پهن باند جدید و آرایه های بسیار بزرگ مرتبط نیز مورد کنکاش قرار خواهد گرفت. به هنگام توسعه نهایی چنین ابزاره هایی، لازم است تا قابلیت برقراری ارتباطات با استفاده از باند تراهرتز (THz) حصل آید. در این زمینه چالش های ارتباطاتی بسیار زیاد و نوینی نظیر مدلسازی انتشار، آنالیز ظرفیت، طرح های مدولاسیون / تلفیق، و دیگر راه حل های فیزیکی و لایه لینک در باند THz وجود دارند که می توان آنها را به عنوان یک مرز جدید در تحقیقات مربوط به ارتباطات مورد نظر قرار داد. این چالش ها به طور عمیق در مقاله جاری مورد بررسی قرار گرفته و ویژگی های تحقیقاتی انجام شده موجود و آنچه که می بایست در آینده انجام شود ارائه خواهد شد.
کلمات کلیدی:باند تراهرتز، ارتباطات فوق / ابر پهن باند، لینک های ترابیت در ثانیه (Tbps)، گرافن
۱- مقدمه
در خلال چندین سال گذشته، ترافیک داده های بی سیم به شدت افزایش یافته است و دلیل چنین افزایشی را می توان تغییرات اعمالی توسط جامعه امروزی، همراه با داده های به اشتراک گذاشته شده و مصرف فزاینده اطلاعات دانست. این چالش با یک تقاضای روبرشد برای حصول ارتباطات بی سیم پرسرعت، در هر کجا و در هر زمان، همراه می باشد. علی الخصوص، سرعت داده های بی سیم در هر هیجده ماه، در مقایسه با سه دهه قبل، دو برابر گردیده و به سرعت به ظرفیت سیستم های ارتباطات دارای سیم نزدیک می شود [۱]. در پی این رویه، لینک های بدون سیم ترابیت در ثانیه (Tbps) به نظر در خلال پنج الی ده سال آینده به عنوان یک واقعیت ارائه خواهند شد. راه حل های سطح فیزیکی پیشرفته و مهمتر از آن، باندهای طیفی جدید، جهت پشتیبانی از این سرعت بسیار بالای اطلاعاتی مورد نیاز خواهند بود.
در این مضمون، ارتباطات باند تراهرتز [۲ ـ ۸] به عنوان یک فناوری بی سیم کلیدی نوظهور بشمار آمده و قابلیت مرتفع نمودن و ارضای تقاضاهای بیشمار، از طریق دسترسی بیشتر به طیف های مرتبط و حل محدودیت های ظرفیت سیستم های بی سیم جاری، و فراهم آوردن مجموعه ای از کاربردهای جدید در رشته های گوناگون، را خواهد داشت (بخش ۲). باند THz به عنوان یک باند طیفی به شمار می آید که حوزه آن فرکانس های بین ۱/۰ THz و ۱۰ THz می باشد. در عین آنکه نواحی دارای فرکانس زیر و روی این باند (میکروویوها و سیستم های مادون قرمز یا ریز قرمز دور، به ترتیب) به طور گسترده ای مورد بررسی قرار گرفته اند، چنین موردی همچنان به عنوان یکی از باندهای فرکانسی بشمار می آید که کمترین میزان بررسی در زمینه ارتباطات را بخود اختصاص داده است.
چندین دلیل در ارتباط با کاربرد باند THzبرای شبکه های ارتباطاتی ابر پهن باند وجود دارد:
…
در این مقاله، ما نگرش های نوین در ارتباط با شبکه های ارتباطاتی باند THz را مورد بازنگری قرار داده و نوعی بررسی عمیق را در ارتباط با این الگوی شبکه بندی نوین چه از نقطه نظر ویژگی های ابزارها و چه از نقطه نظر ویژگی های تئوریکی اطلاعاتی مد نظر قرار می دهیم. در بخش ۲، کاربردهای بالقوه زیاد ارتباطات ابر پهن باند در باند THzرا بررسی می کنیم. در بخش ۳، ما چالش های فناوریهای مربوط به ابزاره های مرتبط را ارائه نموده که شامل طراحی فرستنده و گیرنده و همچنین آنتن در باند THz می باشد. در بخش ۴، چالش های ارتباطاتی بر حسب مدلسازی کانال، ویژگی های فیزیکی، لینک، قابلیت های لایه های شبکه و انتقال برای شبکه های ارتباطات باند THz را مورد بررسی قرار می دهیم. در بخش پنج، ویژگی های نوین پلتفرم های تجربی و شبیه سازی شده را مشخص نموده و چالش های اصلی در ارتباط با پیاده سازی آنها را ارائه می نماییم. در نهایت در بخش ۶ به نتیجه گیری این مقاله می پردازیم.
۲- کاربردهای ارتباطات باند تراهرتز
پهن باند بسیار بزرگی که به وسیله باند THz فراهم آمده است راه ها را به سوی بهره گیری از سیستم های کاربردی مختلف باز می نماید که نیازمند نرخ داده های فوق سریع بوده و اجازه ایجاد یکسری از ویژگی های کاربردی جدید در سناریوهای شبکه بندی کلاسیک و همچنین در الگوهای ارتباطاتی نانو مقیاس جدید را خواهد داد. برخی از این کاربردها قبلاً مشخص شده اند و کاربردهای دیگر بدون شک با توجه به پیشرفت فناوری ظهور خواهند نمود.
۲-۱٫ ارتباطات باند تراهرتز ماکرو مقیاس
کاربردهای نوظهور ارتباطات باند THz در سطح ماکرو بشرح ذیل هستند:
شبکه های سلولی نسل پنجم: ارتباطات باند THz را می توان در سلولهای کوچک نسل بعدی بکارگرفت، همانند بخشی از شبکه های سلولی سلسله مراتبی یا شبکه های ناهمگن [۹]. باند THz قابلیت فراهم آوردن سلولهای کوچک با ارتباطات داده ای کاملاً پرسرعت در محدوده تحت پوشش تا ۱۰ متر را خواهد داشت. محیط عملیاتی این سلولهای کوچک شامل کاربران استاتیک و سیار می باشند، یعنی هردوی سناریوهای داخل و خارج از ساختمان. کاربردهای خاص عبارتند از فراهم آوردن استریم چند رسانه ای با وضوح کاملاً بالا برای تلفن های هوشمند یا ارائه سیستم های ویدئو کنفرانس دارای وضوح کاملاً زیاد (شکل ۱ الف). بعلاوه، از لینک های باند THz جهت دار به منظور فراهم آوردن تمرکز اطلاعاتی یک سیستم دور گشت بی سیم پر سرعت استفاده می شود.…
۲-۲٫ ارتباطات باند تراهرتز در سطح میکرو/ نانومقیاس
باند THz قابلیت برقراری ارتباطات بی سیم در بین ماشین های نانومقیاس یا اصطلاحاً نانو ماشین ها را نیز خواهد داشت، یعنی ابزاره های کاربردی بسیار کوچکی که قابلیت انجام وظایف ساده در مقیاس نانو را دارا می باشند، نظیر محاسبه، ذخیره سازی داده ها، حسگری یا سیستم های محرک. هر جزء یک نانو ماشین از نظر اندازه تا حداکثر چند صد نانومتر مکعب بوده، و اندازه کل این ابزارک در مرتبه حداکثر چندین میکرومتر مکعب می باشد. پیشرفتهای نوین در گیرنده و فرستنده های نانومقیاس و آنتن ها در ارتباط با باند THz به عنوان محدوده فرکانس عملیاتی آنها می باشد [۱۸-۲۳]. البته این بدان معنا نمی باشد که نانو ماشین ها به صورت عامدانه جهت برقراری ارتباط در باند تراهرتز ایجاد شده اند، بلکه اندازه بسیار کوچک و ویژگی های منحصربفرد نانو آنتن ها و گیرنده و فرستنده های نانویی سبب می شود تا نانو ماشین ها قابلیت برقراری ارتباط در این فرکانس بسیار بالا را داشته باشند. برخی از کاربردهای خاص عبارتند از:
سیستم های کنترل سلامت و بهداشت: یون های سدیم، گلوکز و یون های دیگر در خون [۲۴]، کلسترول [۲۵]، بیونشانگرهای سرطانی [۲۶] یا وجود عامل های آلودگی مختلف [۲۷] را می توان با استفاده از حسگرهای نانومقیاس یا نانو حسگرها کنترل نمود. چندین نانوحسگر که در اطراف بدن توزیع شده اند قابلیت تعریف شبکه ای از نانو حسگرهای بدن انسان را خواهند داشت (شکل ۲ الف)، که می توان از آن جهت جمع آوری داده های مرتبط در خصوص وضعیت سلامت بیمار استفاده نمود. بر این اساس می توان از یک رابط بی سیم بین این نانو حسگرها و میکرو ابزاره ها نظیر تلفن سلولی یا تجهیزات پزشکی خاص، جهت جمع آوری اطلاعات و ارسال آن به پزشک معالج یا مرکز بهداشتی مرتبط، استفاده نمود.
باند تراهرتز: مرز متعاقب در ارتباطات بی سیم
۳- چالش های مرتبط با فناوری های ابزاره باند تراهرتز
در این بخش، طراحی ابزاره و چالش های مرتبط با باند THz مورد بررسی قرار می گیرد. محدودیت ها و راه حل های محتمل برای معماری های فرستنده گیرنده ابر پرسرعت نیز مشخص شده و چالش ها در ارتباط با ایجاد آنتن های ابر پهن باند و آرایه های آنتنی نیز توصیف و تشریح خواهند شد.
۳ـ۱٫ گیرنده و فرستنده باند تراهرتز
نیاز جهت توسعه آن دسته از معماریهای جدید فرستنده و گیرنده که قابلیت عمل در فرکانس باند THz را داشته باشند به عنوان یک ویژگی مهم مطرح شده است و مهمتر از آن این سیستم می بایست قابلیت اکتشاف پهنای باند در دسترس بسیار بزرگ را نیز داشته باشند. توان سطح بالا، حساسیت زیاد و نویز پایین جزء ویژگی های دیگر این ادوات فرستنده و گیرنده به شمار می آیند، که می بایست قابلیت فایق آمدن بر مشکلات متعدد نظیر اتلاف بسیار بالای مسیر در فرکانس های باند THz را نیز داشته باشند. در حال حاضر، فناوریهای مختلف مدنظر هستند که متعاقباً مورد بررسی قرار می گیرند.
۳ـ۱ـ۱٫ فناوری های سیلیکون ژرمانیوم BiCMOS و CMOS
فناوری سیلیکون ژرمانیوم (SiGe) غالباً به عنوان اولین انتخاب برای سیستم های فرکانس رادیویی با فرکانس بالا دارای محدودیت عملکرد می باشد. فناوری SiGe برای طراحان ارائه دهنده ویژگی های قابل توجهی در خصوص عملکرد با توجه به کاربرد ترانزیستورهای دو قطبی دارای پیوند ناهمگن (HBTs) می باشد، همانند بهره بالا، نویز اندک، خطیت مناسب و توان خوب، و همچنین موارد دیگر که در این ارتباط می توان هزینه پایین جامعیت کامل، و ویژگی های فناوری سازگار سیلیکون را نیز از جمله خسیصه های این مورد برشمرد [۳۰]. SiGe همچنین قابلیت فراهم آوردن نیمه رساناهای اکسید فلزی تکمیلی با قالب سیلیکون (CMO) فلزینه سازی سطح بالا با خطوط ارسال پایین گذر، و تناسب المان های پاسیو جامع، نظیر آنتن ها [۳۱]، برای یک سیستم حقیقی مرتبط با فناوری روتراشه ای را خواهد داشت.
۳ـ۱ـ۲٫ گالیوم نیترید، ایندیوم فسفید و فناوری های دگرگونه ای
با وجود آنکه سیستم های گیرنده و فرستنده مبتنی بر SiGe و CMOS را می توان برای بخش های پایین تر باند THz بکار گرفت، بهره محدود توان و ولتاژ قطع ترانزیستور ناکافی SiGe HBT از کاربرد در سیستم های دارای توان بالا در فرکانس های فراتر از ۵۰۰ گیگاهرتز جلوگیری می نماید. بنابراین، تقویت توان در سطح بهره بالا جهت فایق آمدن بر اتلاف های کاملاً زیاد مسیر در باند THz مورد نیاز خواهد بود که اطلاعات مربوط بدان در بخش ۴ـ۱ مورد بحث قرار می گیرد.
۳ـ۱ـ۳٫ فناوریهای فتونیک و موج پلاسما
راهکارهای کلاسیک جهت ایجاد و تشخیص پرتو باند THz شامل بکارگیری ابزارهای فتونیک می باشد. به طور مثال، از نقطه نظر تولید سیگنال، فتودیودها و لیزرهای کوآنتوم آبشاری (QCLs) [48 ، ۴۹] به عنوان منابع توان بالای باند THz پیشنهاد شده اند، که می توان آنها را به عنوان نوسانگرهای محلی (LO) در معماریهای هترودین فرستنده گیرنده بکار برد. QCLs بر مبنای ترکیب های مختلف نیمه رسانه های III–V (همانند GaN، GaAs) قابلیت عمل در فرکانس های فراتر از چندین THz را داشته و همچنین قابلیت ایجاد یک توان میانگین در مرتبه چندین mW به هنگام عمل در دماهای بسیار اندک (تقریباً تبرید) را خواهد داشت. با این وجود، نیاز یک لیزر خارجی برای پمپ کردن الکترون نوری، عملکرد محدود در دمای اتاق، و اندازه می تواند عامل محدود کننده کاربرد آنها در برخی از کاربردهای فرضی در نظر گرفته شود.
۳-۱-۴٫ فناوری گرافن
یکی از جایگزین های اخیر جهت توسعه گیرنده فرستنده های فشرده باند THz بکارگیری گرافن می باشد، یعنی یک نانو ماده به ضخامت یک اتم که به صورت آزمایشی برای اولین بار در سال ۲۰۰۷ بدست آمده است [۵۷،۵۶]. گرافن دارای خواص قابل توجه فیزیکی، الکتریکی و نوری می باشد و غالباً تحت عنوان [ماده ای شگفت انگیز] در قرن ۲۱ خوانده می شود [۵۸]. تحرک حامل اندازه گیری شده در ابزاره های گرافن بسیار بالا و در مرتبه ۸۰۰۰-۱۰,۰۰۰ cm2 V-1 s-1 در دمای اتاق می باشد، اما سرعت آن تا ۲۰۰,۰۰۰ cm2 V-1 s-1 در دمای اتاق در گرافن ورقه ای معلق مشخص شده است. این مقدار در بردارنده چندین مرتبه بزرگی فراتر از مواد قبلی می باشد. بعلاوه، مسافت آزاد میانگین برای انتقال حامل بالستیک به میزان ۳۰۰ الی ۵۰۰ نانومتر تلقی شده و حتی می تواند بیش از ۱ µm در موارد خاص در دمای اتاق نیز برسد.
۳-۲٫ آنتن های باند تراهرتز
علاوه بر دستگاه های گیرنده و فرستنده، آنتن های ابر پهن باند و چند باند نیز جهت فعالسازی لینک های چند – Gbps و Tbps در باند THz مورد نیاز هستند. بعلاوه، سیستم های آنتن پیشرفته جدید، نظیر آرایه های آنتنی بسیار بزرگ، نیز مورد نیاز خواهند بود تا قابلیت فایق آمدن بر مسئله اتلاف زیاد مسیر کانال باند THz را داشته باشیم (بخش ۴-۱). متعاقباً، ما چالش ها و فرصتهای این حوزه را مورد بررسی قرار می دهیم.
۳-۲-۱٫ آنتن های ابر پهن باند و چند باند
مشابه با سیستم های گیرنده و فرستنده، این آنتن ها در سیستم ارتباطاتی باند THz جهت پشتیبانی از پهنای باند انتقال بسیار بزرگ مورد نیاز می باشند، که از محدوده ای از ده ها گیگاهرتز تا چندین تراهرتز را شامل می شوند (بخش ۴-۱). کارایی آنتن های ابر پهن باند به هنگام کار در فرکانس های باند THz شناخته شده نیست. به طور مثال، از یک طرف، سیستم های ارتباطاتی باند THz عملی موجود در ۳۰۰ گیگاهرتز قابلیت استفاده از آنتن های کلاسیک نظیر آنتن های شاخکی یا آنتن های قطع مخروطی را داشته، که قابلیت فراهم آوردن یک پهنای باند تابشی در مرتبه ۱۰% مرکز فرکانس خود را خواهند داشت، یعنی در مرتبه ۳۰ گیگاهرتز. از طرف دیگر، آنتن های موجی به عنوان موارد قابل توجه برای مدارهای باند THz نظیر تشخیصگرهای پهن باند مدنظر هستند [۶۷]. این نوع خاص از آنتن های متناوب – لگاریتمی در ابتدا به وسیله DuHamel پیشنهاد شده و مورد مطالعه قرار گرفته است و متعاقباً برای بسیاری از مدارها و مولفه های عمده در محدوده فرکانس مکروویو بکار گرفته شد [۶۸].
۳-۲-۲٫ آرایه های آنتی بسیار بزرگ
به منظور فایق آمدن بر بهره بسیار اندک و مساحت موثر بسیار کم آنتن های باند THz به صورت تکی، لازم است تا نسبت به بررسی عملکرد آرایه های آنتنی بسیار بزرگ جدید اقدام شود. در حقیقت، اندازه بسیار کوچک آنتن باند THz اجازه یکپارچه سازی و حصول تعداد بسیار زیادی از آنتن ها با استفاده از نشان ها یا ردپاهای بسیار کوچک را خواهد داد. چالش های اصلی در این زمینه عبارتند از:
باند تراهرتز: مرز متعاقب در ارتباطات بی سیم
۴- چالش های شبکه های ارتباطات باند تراهرتز
چالش های بسیاری در خصوص پیاده سازی شبکه های ارتباطاتی کارامد و عملی باند THz وجود دارند که نیازمند ایجاد راه حل های نوآورانه در لایه های مختلف پشته پروتکل می باشند. ذیلاً، چالش های اصلی در یک رویکرد پایین به بالا مورد بررسی قرار می گیرند، که این رویه کار خود را از مدلسازی کانال باند THz آغاز نموده و سپس به سمت توسعه راه حل های لایه های انتقال شبکه های ارتباطات فوق پهن باند در باند THz روی خواهد آورد. همانگونه که در مقدمه این مقاله بحث شد، بسیاری از چالش ها در باند THz به عنوان موارد شایع برای سیستم های موج – mm به شمار می آیند. در بسیاری از موارد، راه حل های پیشنهادی در این بخش را می توان جهت فایق آمدن بر چالش های سیستم های موج –mm بکار گرفت.
۴-۱٫ مدلسازی کانال
مدل های موجود کانال برای باندهای فرکانس پایین تر را نمی توان در باند THz بکار گرفت، چرا که آنها از رفتار مرتبط با این باند طیفی، بواسطه وجود اتلاف جذب بسیار بالای مولکولی یا اتلاف انعکاسی بسیار بالا، برخوردار نیستند [۴-۶]. برای زمان جاری، تلاش هایی جهت توصیف ویژگی های کانال انجام شده است که نکته تمرکز آنها بر روی پنجره انتقال ۳۰۰ گیگا هرتز می باشد [۷۶،۷۱]، موردی که به عنوان برآوردهای آزمایشی قبلاً نیز در دسترس بوده است. با این وجود، یک پنجره انتقال / ارسال با فرکانس بالاتر، یا حتی چیزی بیش از یک پنجره در عین حال بر فراز کل باند THz، جهت فراهم آوردن لینک های Tbps با ثبات ضروری می باشد. بعلاوه، علاوه بر ارتباطات LOS، انتشار NLOS را نیز می بایست مدنظر قرار داد. در نهایت، یک مدل کانال چند مسیره کامل را می بایست در نظر گرفت که برای محیط متغیر آماری ضروری می باشد.
۴-۱-۱٫ انتشار در خط دید
اولین مرحله در زمینه درک کانال باند THz توصیف پدیده انتشار می باشد که تحت تاثیر انتشار فضای آزاد در تابش باند THz است. در این مسیر، ما اخیراً یک مدل انتشار LOS را برای کل باند THz (0.1-10 THz) را ارائه نمودیم [۷۷]. علی الخصوص، ما از تئوری انتقال تابشی و اطلاعات موجود در مجموعه اطلاعاتی HITRAN [78]جهت آنالیز تاثیر جذب مولکولی بر روی اتلاف مسیر و نویز مسیر استفاده نمودیم.
۴-۱-۲٫ انتشار بدون خط دید
انتشارهای LOS به واسطه وجود موانع ممکن است به صورت همیشگی امکان پذیر نباشند. علی الخصوص، انتشارهای NLOS را می توان به شرح ذیل طبقه بندی نمود: انتشار انعکاسی اسپکولار، انتشار پراکنده تفصیلی و انتشار پراشیده. جهت به حساب آوردن انتشار NLOS، لازم است تا قابلیت مشخص سازی ضرایب مربوطه برای فرآیندهای بازتاب، پراکنش و پراش امواج EM در فرکانس های باند THz مدنظر باشد. این ضرایب منوط به مواد و هندسه سطح و فرکانس و زاویه موج EM برخوردی یا تابشی هستند.
۴-۱-۳٫ کانال چند مسیره
با توجه به پهنای باند فوق پهن، هر جز فرکانس در سیگنال ارسال شده، میرایی و تاخیر سیگنال قابل توجهی را تجربه می نماید. این تاثیر پراکندگی – فرکانس، یا اعوجاج متناظر در حوزه زمانی، در مدل های کانال چند مسیره موجود قابل حصول نخواهند بود. بنابراین، مدل های کانال چند مسیره جدید را می بایست برای ارتباطات باند THz توسعه داد.
۴-۱-۴٫ منابع نویز در باند تراهرتز
چندین منبع نویز در باند THz وجود دارند. از طرف دیگر، نویز محیطی در کانال باند THz عمدتاً به وسیله نویز جذب مولکولی توزیع می شود. جذب از مولکول ها که در این رسانه وجود دارد نه تنها سبب تضعیف سیگنال ارسالی می گردد، بلکه سبب ایجاد نویز نیز می شود [۸۱]. دمای نویز متناظر در گیرنده به وسیله تعداد و ترکیب خاص مولکول های یافت شده در امتداد مسیر مشخص می شود. نویز جذب مولکولی به صورت سفید نمی باشد. در حقیقت، به واسطه فرکانس های تشدید مختلف هر نوع از مولکول ها، چگالی طیفی توان نویز به صورت مسطح نیست، بلکه دارای چندین پیک می باشد. بعلاوه، این نوع از نویز عمدتاً به هنگام ارسال به وجود می آید، یعنی به هنگامی که کانال به خوبی استفاده نمی شود صرفاً شاهد نویز بک گراند خواهیم بود. چنین موردی را می توان در ارتباط با طراحی مدولاسیون های نوین و کدهای مربوط به کانال همانگونه که در بخش ۴-۲ مشخص خواهد شد توصیف کرد.
۴-۲٫ لایه فیزیکی
از طریق بررسی قابلیت های ادوات فرستنده و گیرنده باند THz و آنتن های این باند و همچنین رفتارهای کانال، ما قابلیت توصیف چالش ها و فرصت های متعاقب در لایه فیزیکی، شامل مدوله سازی، کدگذاری، MIMO انبوه، سنکرون سازی، برابرسازی و ایمنی را خواهیم داشت.
…
باند تراهرتز: مرز متعاقب در ارتباطات بی سیم
۴ـ۵٫ لایه ارسال
با توجه به آنکه لینک های متعدد ـ Gbps و Tbps به عنوان واقعیت مطرح می گردند، جریان انباشته ترافیک در امتداد شبکه و ویژگی های مربوط به آن سبب می شود تا اینترنت به طور دراماتیک گسترش یابد. در عین آنکه کنترل جریان در لایه لینک جهت ممانعت از اتلاف های داده ها در یک لینک واحد ضروری می باشد (بخش ۴ـ۳ـ۲)، این مورد نیز ضروری خواهد بود تا قابلیت مشخص سازی مجدد عملکرد پروتکل های لایه انتقالی را داشته باشیم که به خوبی جا افتاده اند، نظیر TCP. در این راستا می بایست قابلیت ایجاد راه حل های جدید در ارتباط با لایه انتقال را داشت تا بتوان از انباشتگی شدید ترافیک جلوگیری کرده و آنها را محدود، کنترل و بازیابی کرد. به علاوه، سربار پروتکل های ارسال موجود را نیز می بایست به حداقل رساند تا بدین وسیله از قیدها و محدودیت های مرتبط جلوگیری نمود.
باند تراهرتز: مرز متعاقب در ارتباطات بی سیم
۵- بسترهای آزمایشی تجربی و شبیه سازی
اعتبارسنجی راه حل های توسعه یافته نیازمند ایجاد پلتفرم ها یا خط مشی های تجربی و آزمایشی می باشد. به طور ایده آل، این سکوها را می بایست به وسیله حداقل یک سیستم فرستنده گیرنده و یک گیرنده به صورت جامع مورد بررسی قرار داده و به علاوه می بایست قابلیت پشتیبانی لینک های باند THz با ثبات نیز وجود داشته باشد. در حال حاضر، چندین پلتفرم در فرکانس های زیر ۱ THz ایجاد گردیده و به طور موفقی برای ارسال داده ها، اندازه گیری های کانال، و مطالعات مربوط به انتشار و نشر اطلاعات مورد استفاده قرار گرفته اند. در مرجع [۱۰۵]، یک ویژگی مشخص شده بر مبنای سیستم میکسر یا ترکیب کننده زیر هارمونیک دیود شوتکی با یک مولد سیگنال تجاری در فرآیند ارسال اطلاعات ترکیب شده و یک تحلیلگر طیف در خصوص دریافت اطلاعات نیز برای برآورد کانال و مطالعات انتشار اطلاعات تخصیص داده شده است. یک جریان یا استریم ویدیوئی آنالوگ بر فراز فواصل تا ۲۲ متری ارسال شده است. در مرجع [۱۰۶] پلتفرم مشابهی برای انتقال تصاویر ویدیوئی دیجیتال ۱۰۸۰p تا فاصله ۵۲ متری بکار گرفته شده است.
باند تراهرتز: مرز متعاقب در ارتباطات بی سیم
۶- نتیجه گیری
باند تراهرتز (۰٫۱-۱۰ THz) جهت ارضای نیاز به لینک های بیسیم Tbps در آینده نزدیک طراحی گردیده است. ارتباطات باند THz قابلیت مخاطب قرار دادن کمیابی طیف و محدودیت های ظرفیت سیستم های بیسیم موجود را خواهند داشت و امکان فراهم سازی مقدار زیادی از سیستم های کاربردی نظیر سیستم های ارسال ابر سریع و انبوه اطلاعات در بین ابزارهای مجاور را ارائه می نمایند و بعلاوه قابلیت ارائه نوعی ویدیو کنفرانس با رزولوشن و ویژگی دیداری بالا در بین ابزارهای شخصی موبایل در سلول های کوچک تلفنی را خواهند داشت. به علاوه، باند THz همچنین قابلیت ارائه الگوهای شبکه بندی نوین در سطح نانو را ارائه می نماید، نظیر شبکه های نانو حسگر بیسیم و اینترنت نانوچیزها.
در این مقاله ما ویژگی های نوین فناوری باند THz از نقطه نظر ابزاره های مرتبط، از طریق بررسی معماریهای سیستم های فرستنده و گیرنده دارای تکنولوژی های مختلف، را ارائه نموده و همچنین طرح های آرایه های آنتنی بسیار بزرگ و ابر پهن باند جدید را نیز عرضه داشته ایم. به علاوه، ما چالش های ارتباطاتی را در نظر گرفته و راه حل های بالقوه ای را برحسب مدلسازی کانال و در لایه های مختلف پشته پروتکل، از لایه فیزیکی تا لایه ارسال، را عرضه نمودیم. در نهایت، ما ویژگی های نوین این سیستم ها برحسب ویژگیهای تجربی و شبیه سازی را در نظر گرفته و چالش های اصلی در زمینه پیاده سازی آنها را ارائه نموده ایم. ما عقیده داریم که این چالش ها فراهم آورنده نوعی نقشه راه در این زمینه بوده و قابلیت شبیه سازی تحقیقات مرتبط برای ایجاد مرزهای جدید در رابطه با ارتباطات بیسیم را خواهند داشت.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
