フォトニクス支援テラヘルツ無線伝送容量向上のためのスペクトル効率の良い周波数分割多重方式

科学分野:

• 光通信と無線ネットワーキング
• テラヘルツ（THz）技術
• 高速データ伝送のための信号処理

背景:

• フォトニクス支援テラヘルツ伝送は6Gにとって重要であり、テラヘルツ帯と光ネットワークを統合します。
• スペクトル効率の良い周波数分割多重方式（SEFDM）は、特に限られたテラヘルツ帯域幅において容量を向上させます。
• テラヘルツデバイスのコスト制約により、効率的な多重化技術が必要とされています。

研究 の 目的:

• 従来のSEFDMと新しい非直交DFT拡散SEFDM（NO-DFT-S SEFDM）を実験的に比較すること。
• キャリア間干渉（ICI）を軽減するためのさまざまな信号検出アルゴリズムの性能を評価すること。
• フォトニクス支援テラヘルツシステムにおけるNO-DFT-S SEFDMの容量とデータレートの向上を評価すること。

主な方法:

• フォトニクス支援テラヘルツシステムにおけるNO-DFT-S SEFDMと従来のSEFDMの実験的調査。
• ICI軽減のためのVolterra非線形等化（VNLE）、I/Q分離反復検出（ID）、およびMAP-Viterbiアルゴリズムの実装と比較。
• 高利得テラヘルツモジュール（テラヘルツレンズや低ノイズアンプ（LNAs）など）の使用。

主要な成果:

• 非直交DFT拡散SEFDMは、直交周波数分割多重（OFDM）と比較して31.3％、従来のSEFDMと比較して23.5％の容量増加を達成しました（BER閾値2.4e-2 @20% SD-FEC）。
• 300 GHzの100 m無線テラヘルツリンクで最大168 Gbit/sのラインレートと129.2 Gbit/sの正味レートを達成しました。
• NO-DFT-S SEFDMは、従来のSEFDMと比較してピーク対平均電力比（PAPR）が低減されました。

結論:

• NO-DFT-S SEFDMは、フォトニクス支援テラヘルツ伝送システムの容量を向上させる有望な技術です。
• 調査された信号検出アルゴリズムは、帯域圧縮システムにおけるICIを効果的に軽減します。
• 実験結果は、NO-DFT-S SEFDMが将来の6G通信で高データレートを達成する可能性を検証しています。