Realizing Ultra-Massive MIMO (1024×1024) communication in the (0.06-10) Terahertz band

A nagyobb sávszélesség és nagyobb sebességű vezeték nélküli kommunikáció iránti növekvő igény motiválja a magasabb frekvenciasávok feltárását. A terahertzes (THz) sávot (0,06-10 THz) az ilyen nagyobb sávszélesség és adatátviteli sebesség iránti igény kielégítésének egyik kulcsszereplőjeként képzelik el. A THz frekvenciákon elérhető sávszélesség azonban a sokkal nagyobb terjedési veszteség árán érhető el. A kompakt szilárdtest THz adó-vevők teljesítménykorlátozásai miatt ez nagyon rövid, körülbelül egy méteres kommunikációs távolságokat eredményez. Ebben a tanulmányban az Ultra-Massive Multiple Input Multiple Output (UM MIMO) kommunikáció koncepciója kerül bemutatásra, mint a THz-sávú kommunikációs hálózatok kommunikációs távolságának és elérhető kapacitásának növelése. A nanoanyagok és metaanyagok tulajdonságait kihasználó THz-plazmonikus nanoantennák nagyon kis mérete lehetővé teszi nagyon nagy plazmonikus tömbök kifejlesztését nagyon kis alapterületen. A 0,06-1 THz-es frekvenciatartományban a metaanyagok lehetővé teszik olyan plazmonikus antennatáblák kialakítását, amelyek néhány négyzetcentiméteren több száz elemet tartalmaznak (pl. 144 elem 1 cm2 -en 60 GHz-en). Az 1-10 THz-es sávban grafénalapú plazmonikus nanoantenna-tömbök több ezer elemmel néhány négyzetmilliméterbe ágyazhatók (pl. 1024 elem 1 mm2 -ben 1 THz-en). Az így kapott tömbök mind adásban, mind vételben (pl. 1024×1024 UM MIMO 1 THz-en) felhasználhatók különböző üzemmódok támogatására, a borotvaéles UM sugárformázástól az UM térbeli multiplexelésig, valamint a többsávos kommunikációs sémák támogatására. A plazmonikus nanoantenna tömbök főbb tulajdonságainak bemutatása után az UM MIMO működési módjait ismertetjük, és előzetes eredményekkel mutatjuk be az ebben a paradigmában rejlő lehetőségeket. Végül az UM MIMO kommunikáció lehetővé tételéhez szükséges nyitott kihívások és lehetséges megoldások kerülnek ismertetésre.