太赫茲信道建模技術(shù)進(jìn)展與挑戰(zhàn)目錄文檔簡(jiǎn)述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.1研究背景與意義．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．81.3論文研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11太赫茲信道特性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122.1太赫茲頻段概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．142.2信道傳輸機(jī)理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．162.3關(guān)鍵特性指標(biāo)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．182.3.1法規(guī)限制因素．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．212.3.2環(huán)境交互效應(yīng)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．222.3.3信號(hào)衰落模式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24太赫茲信道建模方法研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．273.1基于幾何光學(xué)建模技術(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．303.1.1直視路徑建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．323.1.2復(fù)雜場(chǎng)景幾何處理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．343.2基于統(tǒng)計(jì)信道建模技術(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．393.2.1路徑損耗預(yù)測(cè)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．413.2.2衰落特性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．433.3混合建模技術(shù)方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．443.3.1平面波與射線模型結(jié)合．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．463.3.2基于測(cè)量數(shù)據(jù)的修正方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48常用太赫茲信道模型及其適用性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．514.1自由空間信道模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．524.1.1空氣介質(zhì)影響．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．544.1.2量子噪聲考量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．564.2室內(nèi)場(chǎng)景模型適用性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．584.2.1架構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)提?。?04.2.2墻體穿透效應(yīng)評(píng)估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．634.3室外復(fù)雜環(huán)境模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．644.3.1多徑時(shí)延擴(kuò)展特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．684.3.2天線部署參數(shù)優(yōu)化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．69新興建模技術(shù)應(yīng)用與試驗(yàn)驗(yàn)證．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．715.1基于毫米波技術(shù)的等效方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．735.1.1頻譜共享研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．745.1.2波束賦形協(xié)同．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．785.2機(jī)器學(xué)習(xí)輔助建模技術(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．795.2.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．815.2.2大規(guī)模數(shù)據(jù)訓(xùn)練策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．865.3實(shí)測(cè)量與仿真對(duì)比驗(yàn)證．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．895.3.1測(cè)試環(huán)境搭建結(jié)構(gòu)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．925.3.2性能指標(biāo)評(píng)估體系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．93現(xiàn)存挑戰(zhàn)與未來發(fā)展方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．976.1建模準(zhǔn)確性難題．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．986.1.1電磁耦合效應(yīng)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1006.1.2極短時(shí)延特性捕捉．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1026.2多樣性問題．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1036.2.1異構(gòu)場(chǎng)景覆蓋．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1066.2.2動(dòng)態(tài)用戶遷移處理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1096.3行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化需求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1106.3.1測(cè)試方法規(guī)范化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1126.3.2模型參數(shù)統(tǒng)一性研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．114總結(jié)與展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1177.1主要技術(shù)進(jìn)展歸納．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1187.2未來研究方向建議．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1211.文檔簡(jiǎn)述太赫茲（THz）頻段因其獨(dú)特的電磁特性、廣泛的應(yīng)用前景以及通信和傳感領(lǐng)域的巨大潛力，近年來備受關(guān)注。隨著太赫茲技術(shù)的不斷發(fā)展，信道建模技術(shù)成為研究其性能和應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文圍繞太赫茲信道的建模技術(shù)展開討論，全面梳理了近年來在該領(lǐng)域的研究進(jìn)展、面臨的主要挑戰(zhàn)以及未來的發(fā)展方向。首先從物理信道特性出發(fā)，詳細(xì)分析了太赫茲信道的主要影響因素，包括大氣衰減、多徑傳播、散射效應(yīng)等；其次，通過對(duì)比分析常用建模方法（如射線追蹤模型、統(tǒng)計(jì)信道模型、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的模型等）的優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)了各項(xiàng)技術(shù)的成熟度與創(chuàng)新性；接著，通過引入相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果，以表格形式歸納了不同場(chǎng)景下（室內(nèi)、室外、空對(duì)地等）的典型信道參數(shù)，直觀展示了建模技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果；最后，聚焦于當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)，如建模精度、復(fù)雜度、實(shí)時(shí)性等問題，探討了可能的解決方案和未來研究趨勢(shì)。本綜述旨在為太赫茲通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和部署提供理論參考和技術(shù)指導(dǎo)，推動(dòng)該領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。?【表】：太赫茲信道建模方法對(duì)比建模方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用場(chǎng)景代表性技術(shù)射線追蹤模型計(jì)算效率較高，物理意義明確依賴環(huán)境先驗(yàn)信息，復(fù)雜度高室內(nèi)、城市環(huán)境Geant4、統(tǒng)計(jì)信道模型適應(yīng)性強(qiáng)，易于擴(kuò)展仿真精度有限，需大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)校正室外、移動(dòng)場(chǎng)景Saleh-Valenzuela模型基于機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)精度高，魯棒性強(qiáng)對(duì)計(jì)算資源要求高，泛化能力待提升復(fù)雜環(huán)境、動(dòng)態(tài)場(chǎng)景深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林通過系統(tǒng)性分析，本綜述旨在明確太赫茲信道建模的技術(shù)現(xiàn)狀與未來路徑，為相關(guān)研究和工程實(shí)踐提供參考。1.1研究背景與意義太赫茲（Terahertz，THz）頻段，即頻率在0.1THz至10THz（波長(zhǎng)在3mm至30μm）之間的電磁波，作為無線通信頻譜中的一種極具潛力的空白地帶，正日益受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的密切關(guān)注。這一頻段位于微波與紅外光之間，擁有豐富的可用帶寬資源，遠(yuǎn)超當(dāng)前廣泛應(yīng)用微波頻段，為未來無線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)極高的數(shù)據(jù)傳輸速率和超大容量連接提供了廣闊的可能性。近年來，隨著半導(dǎo)體工藝、固態(tài)光源以及高靈敏度探測(cè)器技術(shù)的飛速發(fā)展，THz通信系統(tǒng)的可行性與實(shí)用性得到了顯著提升，使其在下一代無線通信（如5G/6G）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、信息安全、雷達(dá)探測(cè)、成像安檢、生物識(shí)別以及太赫茲光譜學(xué)等眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價(jià)值。然而太赫茲技術(shù)的廣泛應(yīng)用面臨著信道傳輸特性這一核心挑戰(zhàn)。與低頻微波相比，太赫茲波在空氣中具有顯著更強(qiáng)的吸收損耗，并且對(duì)大氣中的水蒸氣、氧氣等分子以及airborneparticles（空氣懸浮粒子）表現(xiàn)出高度敏感性。此外高頻信號(hào)更容易受到多徑效應(yīng)、散射以及衍射等空間傳輸現(xiàn)象的影響，信道環(huán)境通常更為復(fù)雜多變。這些獨(dú)特的物理特性導(dǎo)致太赫茲信道的傳輸損耗大、信號(hào)衰減快、帶寬利用率受限，且信道狀態(tài)信息（ChannelStateInformation,CSI）的獲取與建模難度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)頻段。因此深入研究太赫茲信道特性，建立精準(zhǔn)有效的信道模型，是充分發(fā)揮太赫茲頻段通信潛能、確保系統(tǒng)性能至關(guān)重要的一步。?研究意義對(duì)太赫茲信道建模技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性的研究，其意義不僅體現(xiàn)在理論層面，更具有深遠(yuǎn)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和戰(zhàn)略意義。具體而言：支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化：精確的信道模型是實(shí)現(xiàn)高效太赫茲通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。它能夠?yàn)樾盘?hào)傳輸方案（如調(diào)制編碼方式、波束賦形策略、資源分配算法、多用戶接入?yún)f(xié)議等）的優(yōu)化提供依據(jù)，從而最大限度地提升系統(tǒng)容量、可靠性和頻譜效率。促進(jìn)性能評(píng)估與預(yù)測(cè)：可靠的信道模型是進(jìn)行太赫茲通信系統(tǒng)性能仿真、測(cè)試和預(yù)測(cè)的關(guān)鍵。通過建立不同場(chǎng)景、不同環(huán)境下的信道模型，可以有效地評(píng)估系統(tǒng)在各種條件下的實(shí)際表現(xiàn)，預(yù)測(cè)潛在的瓶頸，并為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和部署提供決策支持。推動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化：國內(nèi)外romatic通信聯(lián)盟（如3GPPRel-18開始引入THz研究）和標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)識(shí)到信道模型的重要性，將信道模型研究作為THz技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)工作。成熟的信道模型有助于統(tǒng)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)不同廠商設(shè)備間的兼容與互操作，加速THz技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程。促進(jìn)新應(yīng)用場(chǎng)景發(fā)展：針對(duì)特定應(yīng)用場(chǎng)景（如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、室內(nèi)外覆蓋、高可靠低時(shí)延通信、大規(guī)模M2M通信等）的精細(xì)信道模型，能夠挖掘THz頻段在這些場(chǎng)景下的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)其在新一代移動(dòng)通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等領(lǐng)域落地。綜上所述太赫茲信道建模技術(shù)的研究不僅是深入理解太赫茲物理傳輸特性的內(nèi)在需求，更是實(shí)現(xiàn)太赫茲通信技術(shù)突破、解決工程應(yīng)用難題、拓展頻譜資源、驅(qū)動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)之一。因此對(duì)其進(jìn)展進(jìn)行梳理、對(duì)面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行剖析，具有極高的學(xué)術(shù)價(jià)值和產(chǎn)業(yè)意義。部分典型太赫茲信道統(tǒng)計(jì)參數(shù)示例（注：此處為示意，具體參數(shù)需參考最新研究和標(biāo)準(zhǔn)）參數(shù)類別符號(hào)描述典型取值范圍(依賴場(chǎng)景)路徑損耗模型PL(d,f)信號(hào)功率隨距離和頻率衰減規(guī)律30-80dB(視頻率、傳播距離、環(huán)境而定)多徑時(shí)延擴(kuò)展τdě多徑信號(hào)到達(dá)時(shí)間間隔的統(tǒng)計(jì)分布ns級(jí)別(室內(nèi)通常較小，室外開闊地較大)角度擴(kuò)展σθ信號(hào)到達(dá)方向的分布寬度角秒級(jí)別至幾度(與天線尺寸、距離、環(huán)境障礙物相關(guān))快來時(shí)差功率譜densityΦ(τ,θ,φ)描述了功率在時(shí)延、角度空間內(nèi)的分布各向異性，具體形狀隨環(huán)境復(fù)雜度而變快衰落相關(guān)函數(shù)R.VF(τ,Δt)多普勒頻移引起的衰落相關(guān)性強(qiáng)相關(guān)或相關(guān)程度取決于移動(dòng)速度和天線抽頭間隔1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來，太赫茲（THz）波段的信道建模技術(shù)受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，一系列研究成果不斷涌現(xiàn)。在國內(nèi)，高校和科研機(jī)構(gòu)在太赫茲信道建模領(lǐng)域投入了大量資源，取得了一系列具有國際影響力的研究進(jìn)展。例如，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國科學(xué)院等機(jī)構(gòu)在太赫茲信道特性測(cè)量、建模方法研究等方面取得了顯著成果。他們通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了太赫茲信道在不同環(huán)境下的時(shí)域和頻域特性，并提出了基于信道測(cè)量的參數(shù)化建模方法，為太赫茲通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了重要依據(jù)。在國外，特別是歐美國家，太赫茲信道建模研究起步較早，技術(shù)積累較為深厚。例如，美國弗吉尼亞理工大學(xué)、劍橋大學(xué)等機(jī)構(gòu)在太赫茲信道的大尺度建模和小尺度建模方面取得了重要突破。他們開發(fā)了基于射線追蹤和電磁散射理論的信道建模工具，能夠精確模擬太赫茲信號(hào)在復(fù)雜環(huán)境中的傳播特性。此外這些研究還涉及了太赫茲信道的時(shí)變特性、多徑衰落等關(guān)鍵問題，為太赫茲通信的實(shí)際應(yīng)用提供了理論支撐。為了更直觀地展示國內(nèi)外在太赫茲信道建模方面的研究進(jìn)展，【表】整理了部分代表性研究成果：?【表】國內(nèi)外太赫茲信道建模研究進(jìn)展研究機(jī)構(gòu)研究領(lǐng)域主要成果時(shí)間中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)太赫茲信道時(shí)域特性測(cè)量開發(fā)了高精度太赫茲信道測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量了典型場(chǎng)景下的時(shí)域信道響應(yīng)2018中國科學(xué)院室內(nèi)太赫茲信道建模提出了基于參數(shù)化建模的方法，能夠有效描述室內(nèi)環(huán)境的信道特性2019弗吉尼亞理工大學(xué)太赫茲信道大尺度建模開發(fā)了基于射線追蹤的信道建模工具，能夠模擬復(fù)雜環(huán)境中的信號(hào)傳播特性2020劍橋大學(xué)太赫茲信道小尺度建模研究了太赫茲信號(hào)的多徑衰落特性，提出了基于電磁散射理論的信道模型2021麻省理工學(xué)院動(dòng)態(tài)太赫茲信道建模研究了移動(dòng)場(chǎng)景下的信道時(shí)變特性，提出了動(dòng)態(tài)信道建模方法2022從表中可以看出，國內(nèi)外在太赫茲信道建模方面各有側(cè)重，國內(nèi)研究多集中于信道測(cè)量和參數(shù)化建模，而國外研究則更側(cè)重于信道的大尺度和小尺度建模。盡管如此，仍然存在一些挑戰(zhàn)需要克服。例如，如何精確模擬復(fù)雜環(huán)境中的信道特性、如何提高信道模型的計(jì)算效率等問題仍需進(jìn)一步研究。總體而言太赫茲信道建模技術(shù)正朝著更加精確、高效的方向發(fā)展，未來的研究將更加注重實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的建模，以滿足太赫茲通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。1.3論文研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)本段落旨在詳細(xì)描繪本文檔的研究?jī)?nèi)容并闡述其結(jié)構(gòu)安排。1.3.1論文研究?jī)?nèi)容本文檔的核心在于探討太赫茲通訊信道建模領(lǐng)域的最新進(jìn)展與面對(duì)的技術(shù)挑戰(zhàn)。研究?jī)?nèi)容包括但不限于以下幾個(gè)方面：太赫茲信道特性研究：通過分析太赫茲波的物理特性、頻率范圍及其在無線信道中的傳播行為，詳述物質(zhì)折射、反射和散射如何影響信號(hào)傳輸。信道建模技術(shù)比較：對(duì)現(xiàn)有的太赫茲信道建模方法進(jìn)行比較，包括經(jīng)典的有效性、計(jì)算復(fù)雜性以及與實(shí)際信道匹配程度等方面的分析。新興技術(shù)的整合與創(chuàng)新：探討人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)如何被應(yīng)用，以提升太赫茲信道建模的準(zhǔn)確性和效率。測(cè)試平臺(tái)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：介紹搭建的太赫茲信道測(cè)試平臺(tái)，并進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確保理論模型在實(shí)踐中的應(yīng)用結(jié)果。1.3.2論文研究結(jié)構(gòu)本文檔的結(jié)構(gòu)分為以下幾個(gè)部分：引言（Introduction）：概述太赫茲頻段的重要性以及當(dāng)前太赫茲信道建模研究的現(xiàn)狀與需求。太赫茲波物理基礎(chǔ)（PhysicalBasisofTerahertzWaves）：詳細(xì)介紹太赫茲電磁波的物理特性和相關(guān)理論。信道特性及建模（ChannelCharacteristicsandModeling）：跟隨太赫茲波在傳播過程中受到的環(huán)境因素，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。-挑戰(zhàn)與未來展望（ChallengesandFuturePerspective）：指出當(dāng)前研究的限制和未來研究的主要方向。結(jié)論（Conclusion）：總結(jié)研究成果，并對(duì)太赫茲信道建模的發(fā)展提供總結(jié)性的點(diǎn)評(píng)。本文檔在探討太赫茲信道建模的技術(shù)進(jìn)展之余，也正視了早期研究所面臨的關(guān)鍵性挑戰(zhàn)，旨在為這一領(lǐng)域提供全面的分析和明智的前進(jìn)路線。這一科學(xué)探索的深入研發(fā)會(huì)在理論和實(shí)踐應(yīng)用中增益更多知識(shí)的洞察。2.太赫茲信道特性分析太赫茲（THz）頻段（0.1–10THz）的信道特性主要受到高頻段電磁波傳播特性的影響，具有獨(dú)特的時(shí)間和空間維度上的復(fù)雜性。為了準(zhǔn)確地模擬和補(bǔ)償信道的影響，必須對(duì)其進(jìn)行深入分析。太赫茲信道的主要特性包括路徑損耗、時(shí)延擴(kuò)展、多徑傳播和散射特性等。（1）路徑損耗與低頻段相比，太赫茲波段的路徑損耗更為顯著。這主要?dú)w因于其高頻率帶來的高自由空間路徑損耗和更強(qiáng)的散射衰減。路徑損耗通常用以下公式表示：PL其中：-PLd是距離d-PL-n是路徑損耗指數(shù)。-d是傳輸距離（m）。-Ls典型的太赫茲路徑損耗數(shù)據(jù)如【表】所示。?【表】典型的太赫茲路徑損耗數(shù)據(jù)頻率（THz）路徑損耗指數(shù)n參考距離d0參考路徑損耗PL0.1–12–31-40–501–23–41-50–602–104–61-60–70（2）時(shí)延擴(kuò)展時(shí)延擴(kuò)展是太赫茲信道另一個(gè)重要特性，表示信號(hào)在傳播過程中不同路徑到達(dá)接收端的時(shí)間差異。時(shí)延擴(kuò)展通常用自相關(guān)函數(shù)CτC其中xt是發(fā)送信號(hào)，x（3）多徑傳播太赫茲信道中的多徑傳播導(dǎo)致信號(hào)在時(shí)間和空間上發(fā)生變化，多徑分量通常具有不同的幅度、相位和時(shí)延。多徑信道的脈沖響應(yīng)可以表示為：?其中：-N是多徑分量的數(shù)量。-Ai是第i-τi是第i-?i是第i（4）散射特性太赫茲波在傳播過程中與周圍環(huán)境發(fā)生多次散射，這導(dǎo)致信道的復(fù)雜性和不可預(yù)測(cè)性。散射特性可以通過散射截面、散射相位和散射方向等參數(shù)來描述。例如，瑞利散射和米氏散射是太赫茲波在空氣中傳播時(shí)常見的散射形式。通過對(duì)太赫茲信道的特性進(jìn)行深入分析，可以更好地理解其在不同環(huán)境下的傳播行為，從而為信道建模和信號(hào)處理提供理論支持。然而由于太赫茲波的復(fù)雜傳播特性，信道建模仍然面臨許多挑戰(zhàn)，需要在理論研究和實(shí)際應(yīng)用中不斷探索和改進(jìn)。2.1太赫茲頻段概述太赫茲（THz）頻段，指的是頻率在0.1至數(shù)太赫茲范圍內(nèi)的電磁波譜。在這一頻段內(nèi)，電磁波兼具了微波和光波的特性，展現(xiàn)出獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)。隨著科技的進(jìn)步，太赫茲技術(shù)已成為無線通信領(lǐng)域的重要研究方向之一。太赫茲頻段因其帶寬大、傳輸速率高、穿透能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，在高速數(shù)據(jù)傳輸、無線通信、雷達(dá)探測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，隨著信道建模技術(shù)的不斷進(jìn)步，太赫茲頻段的信道特性得到了更為深入的研究。太赫茲頻段的基本特點(diǎn)包括但不限于以下幾個(gè)方面：信號(hào)帶寬極大，具有極高的傳輸容量潛力；信號(hào)傳播受氣候影響顯著；電磁波的衰減特性導(dǎo)致其更適合短距離高速通信等。具體到信道建模領(lǐng)域來看，對(duì)太赫茲頻段進(jìn)行精確建模既是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)也是重要的研究方向。這一過程中，需考慮到信號(hào)的頻率選擇性衰落特性、大氣影響以及復(fù)雜的多徑傳播效應(yīng)等因素。此外隨著太赫茲技術(shù)的不斷發(fā)展，其信道建模技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)也日益增多，如信道參數(shù)的精確測(cè)量與估計(jì)、信道模型的實(shí)時(shí)仿真等問題都需要進(jìn)一步研究和解決。當(dāng)前階段的研究已經(jīng)取得了一些成果，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)和困難，需要進(jìn)一步探索和創(chuàng)新。未來太赫茲信道建模技術(shù)的發(fā)展方向可能包括：構(gòu)建更加精準(zhǔn)的模型來反映實(shí)際的物理現(xiàn)象，探索高效的測(cè)量與仿真技術(shù)以實(shí)現(xiàn)信道特性的快速表征，以及將不同頻段的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行結(jié)合，優(yōu)化整體通信系統(tǒng)性能等。以下通過表格列舉一些關(guān)于太赫茲頻段的相關(guān)參數(shù)，這些參數(shù)有助于更好地理解其信道特性以及建模過程中所面臨的挑戰(zhàn)。表中對(duì)太赫茲頻段的主要特點(diǎn)進(jìn)行了歸納和總結(jié)。特點(diǎn)維度描述與信道建模關(guān)系面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢(shì)頻率范圍太赫茲頻段的頻率在THz級(jí)別影響電磁波的物理和化學(xué)性質(zhì)，決定信號(hào)傳輸特性需要考慮頻率選擇性衰落特性等復(fù)雜因素信號(hào)帶寬極寬，提供高傳輸容量潛力反映太赫茲頻段信號(hào)的頻譜特征，對(duì)信道建模有重要意義需解決帶寬利用率的問題以及不同信號(hào)的混合傳輸問題傳播特性信號(hào)受氣候影響顯著，電磁波衰減特性明顯影響信號(hào)的傳播距離和覆蓋范圍，是信道建模的關(guān)鍵考慮因素之一需要研究不同氣候條件下的信號(hào)傳播特性及模型構(gòu)建方法多徑傳播效應(yīng)由于信號(hào)反射和散射造成的復(fù)雜效應(yīng)影響信號(hào)接收質(zhì)量，增加信道建模的復(fù)雜性需要構(gòu)建能夠反映多徑傳播效應(yīng)的精確模型2.2信道傳輸機(jī)理太赫茲（THz）波段位于微波和紅外波段之間，具有獨(dú)特的物理特性和廣泛的應(yīng)用前景。然而太赫茲信道建模技術(shù)在近年來取得了顯著的發(fā)展，但仍然面臨著諸多挑戰(zhàn)。信道傳輸機(jī)理的研究對(duì)于理解和設(shè)計(jì)太赫茲通信系統(tǒng)至關(guān)重要。（1）太赫茲信道的定義與特性太赫茲信道是指在太赫茲頻段內(nèi)傳播的電磁波所經(jīng)歷的信道環(huán)境。太赫茲信道具有頻率高、波長(zhǎng)短、方向性強(qiáng)的特點(diǎn)。這些特性使得太赫茲信道在傳輸過程中容易受到多種因素的影響，如路徑損耗、多徑效應(yīng)、遮擋等。（2）信道傳輸模型為了研究和設(shè)計(jì)太赫茲通信系統(tǒng)，研究者們提出了多種信道傳輸模型。常見的太赫茲信道模型包括自由空間信道模型、室內(nèi)信道模型和移動(dòng)信道模型等。這些模型通常采用數(shù)學(xué)公式來描述信道的傳輸特性。2.1自由空間信道模型自由空間信道模型假設(shè)電磁波在自由空間中傳播，其傳播損耗可以用路徑損耗公式來描述。路徑損耗公式如下：P其中Pr是接收功率，P0是參考距離d0處的發(fā)射功率，d2.2室內(nèi)信道模型室內(nèi)信道模型考慮了建筑物對(duì)電磁波的吸收、反射和散射等效應(yīng)。常見的室內(nèi)信道模型有室內(nèi)外傳播模型（如自由空間-室內(nèi)傳播模型）和基于統(tǒng)計(jì)方法的模型（如SISO、MISO和MIMO模型）。這些模型通常采用概率統(tǒng)計(jì)的方法來描述信道的傳輸特性。（3）信道傳輸中的挑戰(zhàn)盡管太赫茲信道建模技術(shù)取得了顯著的發(fā)展，但在實(shí)際應(yīng)用中仍然面臨著諸多挑戰(zhàn)：多徑效應(yīng)：太赫茲波在傳播過程中容易受到建筑物、樹木等物體的遮擋，導(dǎo)致多徑效應(yīng)。多徑效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰落和失真，影響通信質(zhì)量。路徑損耗：隨著距離的增加，太赫茲信號(hào)的路徑損耗迅速增加。這對(duì)太赫茲通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。遮擋問題：在室內(nèi)環(huán)境中，物體之間的遮擋會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰減和失真。如何有效地解決遮擋問題是一個(gè)重要的研究方向。信道建模的準(zhǔn)確性：現(xiàn)有的太赫茲信道模型在描述信道傳輸特性方面仍存在一定的局限性。如何提高信道建模的準(zhǔn)確性，以更好地指導(dǎo)太赫茲通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是一個(gè)亟待解決的問題。太赫茲信道傳輸機(jī)理的研究對(duì)于理解和設(shè)計(jì)太赫茲通信系統(tǒng)具有重要意義。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，我們相信未來太赫茲信道建模技術(shù)將能夠更好地應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)，推動(dòng)太赫茲通信系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。2.3關(guān)鍵特性指標(biāo)太赫茲信道建模的核心在于準(zhǔn)確描述其獨(dú)特的傳播特性，這需要通過一系列關(guān)鍵特性指標(biāo)來量化評(píng)估。這些指標(biāo)不僅反映了太赫茲波段的物理約束，也為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。以下從傳播損耗、時(shí)變特性、空間相關(guān)性及信道容量四個(gè)維度展開分析。（1）傳播損耗與衰減機(jī)制太赫茲信道的傳播損耗主要由路徑損耗、大氣吸收和分子吸收三部分構(gòu)成。路徑損耗可采用自由空間模型進(jìn)行基礎(chǔ)估算，其表達(dá)式為：L其中d為傳輸距離，f為載波頻率，c為光速。然而實(shí)際信道中還需考慮大氣分子的吸收損耗，其衰減系數(shù)αfα式中，Ni為第i種氣體分子的濃度，σi【表】總結(jié)了不同頻段太赫茲波的典型損耗范圍：?【表】太赫茲頻段典型損耗范圍頻率范圍(THz)路徑損耗(dB/km)大氣吸收峰值(dB/km)0.1–0.360–801–50.3–1.080–12010–1001.0–3.0100–15050–500（2）時(shí)變特性與多普勒效應(yīng)太赫茲信道的高度時(shí)變性主要由收發(fā)端相對(duì)運(yùn)動(dòng)和環(huán)境動(dòng)態(tài)變化引起。多普勒頻移fdf其中v為相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，λ為波長(zhǎng)，θ為運(yùn)動(dòng)方向與波束方向的夾角。當(dāng)v達(dá)到10m/s時(shí)，在300GHz頻段的多普勒頻移可達(dá)10kHz量級(jí)，這對(duì)信道估計(jì)和均衡算法提出了更高要求。此外信道相干時(shí)間Tc與多普勒擴(kuò)展fT通常，太赫茲信道的相干時(shí)間在微秒至毫秒量級(jí)，需采用自適應(yīng)調(diào)制或交織技術(shù)對(duì)抗快衰落。（3）空間相關(guān)性太赫茲波束極窄的特性導(dǎo)致空間相關(guān)性顯著增強(qiáng)，角度擴(kuò)展?和空間相關(guān)系數(shù)ρ可通過下式描述：ρ其中d為天線間距。當(dāng)d<（4）信道容量與帶寬效率太赫茲信道的理論容量C可由香農(nóng)公式推導(dǎo)：C其中B為可用帶寬（通常為數(shù)十GHz），SNR為信噪比。然而實(shí)際系統(tǒng)中需考慮頻譜效率η與功率效率的權(quán)衡：η其中Ptx太赫茲信道的關(guān)鍵特性指標(biāo)共同決定了其建模復(fù)雜度和系統(tǒng)性能極限，需結(jié)合理論分析與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合優(yōu)化。2.3.1法規(guī)限制因素太赫茲頻段的電磁波具有極高的能量密度，這使得其在通信、雷達(dá)和醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大。然而由于太赫茲頻段的特殊性，相關(guān)的法規(guī)限制也日益增多。首先太赫茲頻段的電磁波對(duì)生物組織的影響尚未完全明確，因此各國政府對(duì)此采取了嚴(yán)格的監(jiān)管措施。例如，歐盟規(guī)定，所有使用太赫茲頻段的設(shè)備必須經(jīng)過嚴(yán)格的安全評(píng)估和認(rèn)證。此外美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）也對(duì)醫(yī)療設(shè)備中使用的太赫茲技術(shù)進(jìn)行了嚴(yán)格監(jiān)管。其次太赫茲頻段的電磁波對(duì)人體健康的影響也引起了廣泛關(guān)注。一些研究表明，長(zhǎng)期暴露在太赫茲頻段的電磁波下可能會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生負(fù)面影響，如增加患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)等。因此各國政府對(duì)此也采取了相應(yīng)的限制措施，例如，歐盟規(guī)定，所有使用太赫茲頻段的設(shè)備必須符合特定的安全標(biāo)準(zhǔn)，以確保其對(duì)人體健康的影響最小化。太赫茲頻段的電磁波還可能對(duì)環(huán)境造成污染，一些研究表明，太赫茲頻段的電磁波可能會(huì)對(duì)大氣層中的臭氧層產(chǎn)生破壞作用，從而影響地球的生態(tài)環(huán)境。因此各國政府對(duì)此也采取了相應(yīng)的限制措施，例如，歐盟規(guī)定，所有使用太赫茲頻段的設(shè)備必須符合特定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，以減少對(duì)環(huán)境的污染。法規(guī)限制因素是太赫茲信道建模技術(shù)發(fā)展的重要制約因素之一。為了推動(dòng)太赫茲技術(shù)的廣泛應(yīng)用，各國政府需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)太赫茲頻段的監(jiān)管和管理，確保其安全性、有效性和環(huán)保性。2.3.2環(huán)境交互效應(yīng)在太赫茲（THz）通信系統(tǒng)信道建模中，環(huán)境交互效應(yīng)扮演著至關(guān)重要的角色，它顯著地影響著信號(hào)傳輸質(zhì)量。THz頻段具有波長(zhǎng)較短、頻率高、穿透性相對(duì)較弱等特點(diǎn)，使得其波在這段頻譜上與周圍環(huán)境（如建筑物、墻壁、空氣中的水蒸氣與灰塵等）發(fā)生復(fù)雜的交互作用。這些交互過程主要包括反射、衍射、散射和吸收，進(jìn)而導(dǎo)致信號(hào)幅度衰減、相位失真、多徑傳播以及頻率選擇性衰落等信道特性。特別地，THz信號(hào)對(duì)介質(zhì)非常敏感。不同材質(zhì)（如鋼筋混凝土墻體、玻璃、塑料等）會(huì)引入不同程度的衰減和相移。例如，典型的THz波在常見的建筑材料中的透射率遠(yuǎn)低于其他無線頻段。這類交互效應(yīng)往往需要通過引入特定的傳播損耗模型來精確描述。文獻(xiàn)中廣泛使用的對(duì)數(shù)陰影衰落模型（LognormalShadowingModel）就考慮了此類由環(huán)境因素（如建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)、障礙物分布等）引起的大尺度衰落，其衰減服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布[1]。假設(shè)第k條路徑的路徑損耗（PathLoss,PL_k）由自由空間路徑損耗和陰影衰落分量組成，可以表示為：P其中dk代表第k條路徑的傳輸距離，PP這里f為工作頻率（單位：GHz），C為常數(shù)項(xiàng)。Xk是均值為0、方差為σ除大尺度衰落外，環(huán)境交互還引起了復(fù)雜的多徑效應(yīng)和小尺度衰落，即多徑時(shí)延擴(kuò)展、角度擴(kuò)展和多普勒擴(kuò)展。衍射效應(yīng)在角落、邊緣等地段尤為突出，顯著增加了信號(hào)到達(dá)的時(shí)間分散。例如，對(duì)于規(guī)則障礙物，其衍射可以通過類似電波繞射理論的分析進(jìn)行建模；而對(duì)于不規(guī)則的室內(nèi)環(huán)境，則需要借助統(tǒng)計(jì)散射模型預(yù)測(cè)信號(hào)能量分布。此外空氣中的水蒸氣、二氧化碳以及其他微粒也會(huì)吸收并散射THz頻段信號(hào)，導(dǎo)致傳輸損耗的增加和信號(hào)質(zhì)量的下降。這種效應(yīng)與環(huán)境溫濕度密切相關(guān)，尤其在潮濕或空氣顆粒物濃度高的環(huán)境下更為明顯。因此在精細(xì)化建模時(shí)，有必要將氣象參數(shù)納入考量范圍。盡管上述模型在一定程度上捕捉了環(huán)境交互效應(yīng)的影響，但真實(shí)環(huán)境的高度復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性仍然給精確建模帶來了巨大挑戰(zhàn)。特別是在非視距（NLOS）傳輸和移動(dòng)通信場(chǎng)景下，多徑分量數(shù)量眾多、變化迅速，整合各種交互效應(yīng)（反射、衍射、散射）并精確預(yù)測(cè)其綜合影響仍然是一個(gè)開放研究課題。對(duì)復(fù)雜環(huán)境交互效應(yīng)的深入研究，是提升THz無線通信系統(tǒng)性能預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性和實(shí)現(xiàn)高效率資源分配的關(guān)鍵所在。2.3.3信號(hào)衰落模式在太赫茲通信系統(tǒng)中，信號(hào)衰落是一個(gè)關(guān)鍵問題，它嚴(yán)重影響著系統(tǒng)的性能和可靠性。太赫茲信道的衰落表現(xiàn)出獨(dú)特的頻譜特性和空間相關(guān)性，這主要源于信號(hào)在傳輸過程中與信道環(huán)境的復(fù)雜相互作用。根據(jù)不同的散射機(jī)制和環(huán)境因素，太赫茲信道的衰落可以分為多種模式，例如瑞利衰落、萊斯衰落、以及由多徑效應(yīng)引起的頻率選擇性衰落。（1）瑞利衰落瑞利衰落主要用于描述在無源散射環(huán)境中接收信號(hào)強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)特性。在太赫茲頻段，由于信號(hào)波長(zhǎng)較短且穿透能力較弱，瑞利衰落尤為顯著。瑞利衰落的特點(diǎn)是信號(hào)包絡(luò)服從瑞利分布，其概率密度函數(shù)為：f其中σ2（2）萊斯衰落萊斯衰落則用于描述在存在直達(dá)波（Line-of-Sight,LoS）路徑的情況下接收信號(hào)強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)特性。在太赫茲通信系統(tǒng)中，由于LoS路徑的存在，萊斯衰落同樣具有重要意義。萊斯衰落的特點(diǎn)是信號(hào)包絡(luò)服從萊斯分布，其概率密度函數(shù)為：f其中A是LoS信號(hào)強(qiáng)度，I0?是第一類零階修正貝塞爾函數(shù)。萊斯衰落系數(shù)（3）多徑衰落多徑衰落是太赫茲信道中常見的頻率選擇性衰落類型，它由信號(hào)通過不同路徑到達(dá)接收端引起的時(shí)間延遲和多普勒頻移。多徑衰落會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的幅值和相位發(fā)生變化，從而產(chǎn)生頻譜失真。多徑衰落可以通過以下參數(shù)來描述：時(shí)延擴(kuò)展（DopplerSpread）：表征多徑信號(hào)的時(shí)間分散程度，通常用τmax衰落深度：定義為信號(hào)包絡(luò)的最大值與最小值之比。多普勒擴(kuò)展：表征多徑信號(hào)的多普勒頻移范圍，用fmax為了量化多徑衰落的影響，可以使用脈沖響應(yīng)函數(shù)來描述信道的時(shí)頻特性。一個(gè)簡(jiǎn)化的多徑信道脈沖響應(yīng)可以表示為：?其中ak是第k條路徑的復(fù)增益，τk是第（4）綜合衰落模型在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景中，太赫茲信道的衰落往往是多種衰落模式的綜合體現(xiàn)。例如，在室內(nèi)環(huán)境中，信號(hào)可能同時(shí)受到瑞利衰落和多徑衰落的影響。為了準(zhǔn)確描述這種綜合衰落，可以使用以下綜合衰落模型：S其中SLoSt是LoS路徑的信號(hào)，?表格總結(jié)下表總結(jié)了太赫茲信道中常見的信號(hào)衰落模式及其主要特點(diǎn)：衰落模式統(tǒng)計(jì)特性主要成因公式表示瑞利衰落瑞利分布無源散射環(huán)境f萊斯衰落萊斯分布存在LoS路徑f多徑衰落頻率選擇性多徑效應(yīng)?通過深入研究不同衰落模式的特性及其影響，可以更好地設(shè)計(jì)和優(yōu)化太赫茲通信系統(tǒng)，提高其性能和可靠性。3.太赫茲信道建模方法研究在太赫茲波通信中，信道的特性和隨機(jī)的信號(hào)衰減模式成為了一個(gè)受關(guān)注的研究領(lǐng)域。為了深入理解太赫茲波的傳播特性，研發(fā)準(zhǔn)確、高效的信道建模技術(shù)至關(guān)重要。（1）散射模型與傳播路徑研究太赫茲波具有長(zhǎng)波長(zhǎng)及有限的束散視角，這些特性導(dǎo)致了其在自由空間中傳播時(shí)與障礙物相互作用引起的散射現(xiàn)象。使用散射模型如基于統(tǒng)計(jì)的瑞利散射模型，能夠較為精確地預(yù)測(cè)太赫茲波在大尺度環(huán)境中的傳播行為。連接著路徑的統(tǒng)計(jì)模型，例如基于坎貝爾-威爾遜模型的太赫茲信道模型，則能詳細(xì)模擬信道中多徑傳播的特點(diǎn)。例如，使用坎貝爾-威爾遜模型計(jì)算信道的功率時(shí)，方程可以表示為：C其中AM,m代表信道中傳播的各條路徑的幅度特性，Dm為路徑的相關(guān)因子，表中數(shù)據(jù)顯示了在不同建筑物環(huán)境下的散射系數(shù)（ScatteringCoefficients-SCs），這為信道的多徑傳播特性提供了關(guān)鍵參數(shù)：室內(nèi)環(huán)境SCs(mm^-1)樓層高度為3.3米10-3至10-2地板和墻壁上未貼瓷磚10-2至10-1窗戶附近10-1至100（2）構(gòu)成環(huán)境的遠(yuǎn)場(chǎng)簡(jiǎn)化模型通過遠(yuǎn)場(chǎng)簡(jiǎn)化，信道建?？梢栽诓辉敿?xì)分析太赫茲波具體傳播特點(diǎn)的模型中，貢納了這些信息。通常使用統(tǒng)計(jì)信道模型常將太赫茲信道建模為一個(gè)隨機(jī)體系，這種體系力內(nèi)容以較低的計(jì)算模式風(fēng)暴性來估算不同的散射環(huán)境的特性，例如，假設(shè)太赫茲波在路徑逐次確認(rèn)中表現(xiàn)出瑞利分布的情況，從而計(jì)算其相應(yīng)的傳播損耗和功率通量密度。在簡(jiǎn)化模型中，使用隨機(jī)弗拉特超平面和離散獨(dú)立慢衰落隨機(jī)游走的路徑來描述生態(tài)系統(tǒng)PathLoss的一階可用路徑衰減，則計(jì)算式如下：?M,m（3）稀疏信道模型及實(shí)際應(yīng)用分析太赫茲波傳播環(huán)境中存在的稀疏特征，使得人們開始研究一種新型的信道建模方法——稀疏信道建模（SCM）。SCM通過查找信道矩陣中的顯著可檢測(cè)元素來捕捉數(shù)據(jù)不相關(guān)的信道，減少了頻繁處理和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的需求。示例的信道模型包含了信道參數(shù)與聚焦特征：ChannelMatrix其中λreg,θrd和SCM將減少計(jì)算復(fù)雜度和穩(wěn)定度，有助于其在實(shí)際大尺度環(huán)境網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，比如我其實(shí)，是一種廣播式通信網(wǎng)，需要低成本和高效的方式來捕捉信道。（4）數(shù)值仿真與對(duì)比實(shí)驗(yàn)信道建模除了基礎(chǔ)理論研究，也需要結(jié)合數(shù)值仿真進(jìn)行驗(yàn)證。常用的仿真是使用來估算基于不同標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及特定仿真模型的太赫茲波在移動(dòng)傳輸中的表現(xiàn)。使用Mathematica軟件或AvailabilitySimulationTool等軟件，可以進(jìn)行基礎(chǔ)仿真：在三維空間上模擬太赫茲波不同頻率的自由空間傳輸特性。引入隨機(jī)散射因子，測(cè)試其在不同傳播情景如城市、室內(nèi)與郊區(qū)環(huán)境中的衰減情況。通過仿真很快能夠發(fā)現(xiàn)模式擬合中的問題，然后針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題調(diào)整擬合模型或改進(jìn)數(shù)值仿真參數(shù)。（5）多信道建模方法發(fā)展和前景展望需要結(jié)合室內(nèi)外候選環(huán)境化合物，應(yīng)用于異構(gòu)環(huán)境的動(dòng)態(tài)信道、多時(shí)隙動(dòng)態(tài)信道，以及多態(tài)信道等復(fù)雜多信道編碼和建模。太赫茲信道特性具有一定的差異和不確定性，提出適應(yīng)多干擾的信道識(shí)別、氣血運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)的生物標(biāo)志物監(jiān)測(cè)等研究成果，便于對(duì)在復(fù)雜多維尺度應(yīng)用環(huán)境中建立更準(zhǔn)確的信道建模方法。在進(jìn)行太赫茲波信道動(dòng)態(tài)建模研究中，挑戰(zhàn)之一在于如何精確捕捉在特定城市規(guī)模和建筑物格局、人口密度以及富收環(huán)境中的tooophzee波傳播特性。在此基礎(chǔ)上，對(duì)于電波傳播參數(shù)的仿真搭建，將依賴更精確的理論模型開發(fā)和先進(jìn)的仿真工具。未來的發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)跨技術(shù)、多尺度環(huán)境下太赫茲信道的一體化建模，并構(gòu)建可信高效的通信系統(tǒng)。概括而言，在太赫茲信道建模的研究中，可以從散射模型、簡(jiǎn)化的遠(yuǎn)場(chǎng)模型、稀疏信道模型和實(shí)際應(yīng)用分析等角度來全面探討太赫茲波在大尺度及微觀層面的傳播特性與行為。借助模擬和實(shí)際實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，信道建模方法將更精確，同時(shí)能夠提供太赫茲波在復(fù)雜條件下的傳播支持和研究基礎(chǔ)。3.1基于幾何光學(xué)建模技術(shù)基于幾何光學(xué)（GeometricalOptics,GO）的建模技術(shù)是太赫茲（THz）信道建模的早期且重要方法之一。該技術(shù)主要借助經(jīng)典的光線追跡理論，將太赫茲波的傳播視為一條條離散的光線的傳播，重點(diǎn)關(guān)注光線在目標(biāo)環(huán)境中的傳輸路徑、反射、折射和散射等相互作用。GO模型的核心在于其直觀性以及能夠簡(jiǎn)潔地處理規(guī)則或近似規(guī)則結(jié)構(gòu)的能力。其基本假設(shè)是，波長(zhǎng)相對(duì)于傳播路徑中的障礙物尺寸遠(yuǎn)小于波導(dǎo)或目標(biāo)物的尺寸，從而可以忽略衍射效應(yīng)，僅考慮光線的直進(jìn)、反射和折射。在太赫茲通信或傳感場(chǎng)景中，環(huán)境通常由金屬或高介電常數(shù)材料制成的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)構(gòu)成。GO模型通過輸入目標(biāo)環(huán)境的幾何參數(shù)（如尺寸、形狀、材料屬性等）和波的初始參數(shù)（如同心圓角、位置和方向），執(zhí)行光線追跡計(jì)算。該過程嚴(yán)格遵循斯涅爾定律（Snell’sLaw）和反射定律（LawofReflection），即光線在介質(zhì)分界面處發(fā)生折射時(shí)，入射角、反射角和折射角滿足特定關(guān)系；光線在光滑表面發(fā)生反射時(shí)，入射光線、反射光線與法線位于同一平面，且入射角等于反射角。具體地：反射計(jì)算：當(dāng)光線入射到電導(dǎo)率較高或介電常數(shù)差異顯著的界面時(shí)，會(huì)激發(fā)表面感應(yīng)電流，產(chǎn)生反射波。其反射系數(shù)可通過菲涅爾公式（FresnelEquations）進(jìn)行精確計(jì)算，該公式的形式依賴于入射角、界面兩側(cè)材料的電磁特性（介電常數(shù)ε和電導(dǎo)率σ）以及波的偏振態(tài)。rs=(cosθi-sqrt((ε2*cosθi/ε1)-sinθi2))2+(σωμ1π/2)^2rp=(sqrt((ε2*cosθi/ε1)-sinθi^2)-cosθi)^2+(σωμ1π/2)^2其中rs和rp分別代【表】s偏振和p偏振光的反射系數(shù)，θi為入射角，ε1和ε2為兩種介質(zhì)的介電常數(shù)，σ為電導(dǎo)率，ω為角頻率，μ1為第一種介質(zhì)的磁導(dǎo)率。折射計(jì)算：當(dāng)光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，其傳播方向會(huì)發(fā)生改變，遵循斯涅爾定律。n1sin其中n1=sqrt(ε1ε_(tái)0μ_0)和n2=sqrt(ε2ε_(tái)0μ_0)分別為兩種介質(zhì)的相對(duì)折射率，θi和θt分別為入射角和折射角。GO模型能夠直觀地揭示太赫茲波在特定結(jié)構(gòu)中的主要傳播路徑，對(duì)于理解簡(jiǎn)單的傳輸線、波導(dǎo)管以及腔體等理想化結(jié)構(gòu)尤其有效。然而該方法也存在顯著的局限性，首先GO模型忽略了波的衍射效應(yīng)，這在波長(zhǎng)接近或大于散射體尺寸時(shí)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重誤差。太赫茲波段的波長(zhǎng)通常在幾十微米量級(jí)，與許多通信或傳感環(huán)境中的障礙物尺寸相當(dāng)，使得衍射效應(yīng)不可忽視。其次GO模型在處理非平滑界面、復(fù)雜或隨機(jī)環(huán)境時(shí)變得繁瑣且難以精確實(shí)現(xiàn)。此外對(duì)于計(jì)算效率要求極高的實(shí)時(shí)仿真，GO模型通常需要追蹤大量光線，導(dǎo)致計(jì)算量巨大，尤其是在高分辨率場(chǎng)景中。盡管存在上述挑戰(zhàn)，GO模型因其概念清晰、易于實(shí)現(xiàn)，在初步設(shè)計(jì)、路徑規(guī)劃和特定場(chǎng)景分析（如射線追蹤可視化）中仍具有其獨(dú)特的價(jià)值，并為更高級(jí)的混合模型（結(jié)合GO和射線追跡方法）或更精確的波動(dòng)模型（如FDTD）提供了基礎(chǔ)和理解。3.1.1直視路徑建模直視路徑（Line-of-Sight,LoS）建模是太赫茲（THz）信道建模中的一個(gè)基本且關(guān)鍵的方面。這種路徑存在于發(fā)送端與接收端之間無任何物理障礙物阻擋的情況下，為THz通信提供了直接傳輸?shù)耐ǖ馈Ｖ币暵窂降慕Ｖ饕P(guān)注于信號(hào)在自由空間中的傳播特性，因?yàn)檫@些特性直接受到波長(zhǎng)、環(huán)境介質(zhì)以及傳輸距離的影響。在直視路徑建模中，信號(hào)傳播的主要損耗形式是自由空間路徑損耗（Free-SpacePathLoss,FSPL）。FSPL主要由信號(hào)在傳播過程中的頻率特性和傳輸距離所決定。對(duì)于THz波段，由于其獨(dú)特的波長(zhǎng)范圍（通常在0.1毫米到1毫米之間），其FSPL表現(xiàn)出較高的頻段依賴性?？梢杂靡韵鹿接?jì)算FSPL：FSPL其中d是傳輸距離（單位：米），f是信號(hào)頻率（單位：赫茲），而C是一個(gè)常數(shù)，通常取決于參考距離和頻率。為了更具體地理解FSPL如何影響THz信道的性能，以下是一個(gè)簡(jiǎn)化的FSPL計(jì)算示例：傳輸距離(d)(千米)頻率(f)(THz)FSPL(dB)11922110412112從表格中可以看出，隨著傳輸距離的增加，F(xiàn)SPL線性增加；同時(shí)，隨著頻率的提升，F(xiàn)SPL也相應(yīng)增加。這些因素對(duì)THz通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，尤其是在長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，高FSPL會(huì)導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度顯著減弱。除了FSPL，直視路徑建模還需考慮其他因素，如大氣影響（如吸收、散射）和多徑效應(yīng)（雖然直視路徑理論上排除多徑，但在實(shí)際環(huán)境中，輕微的多徑影響仍然可能存在）。這些因素的綜合作用使得THz信道的直視路徑建模變得復(fù)雜，需要采用精確的建模方法來預(yù)測(cè)信道特性。直視路徑建模是太赫茲信道分析的基礎(chǔ)步驟，對(duì)于理解信號(hào)在無障礙環(huán)境中的傳播行為至關(guān)重要。然而由于THz波段特有的高頻率、高損耗特性，直視路徑建模仍然面臨著諸多技術(shù)和實(shí)際應(yīng)用上的挑戰(zhàn)。3.1.2復(fù)雜場(chǎng)景幾何處理在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的太赫茲（THz）信道建模中，終端用戶或目標(biāo)環(huán)境往往并非簡(jiǎn)單的無限空間或標(biāo)準(zhǔn)幾何體，而是構(gòu)成更加繁復(fù)的宏觀布局。此類場(chǎng)景涉及大量的建筑物、障礙物、圍墻、地形起伏等結(jié)構(gòu)單元，幾何形態(tài)各異，空間關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。對(duì)這類復(fù)雜三維環(huán)境下的幾何信息進(jìn)行精確建模與高效處理，是保證信道預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)也構(gòu)成了當(dāng)前幾何建模算法發(fā)展面臨的主要難題之一。為了精確捕捉信號(hào)在復(fù)雜場(chǎng)景中的傳播路徑，需要將場(chǎng)景表示為包含大量頂點(diǎn)和邊的三角網(wǎng)格模型（TriangularMesh），或者使用體素（Voxel）表示法構(gòu)建三維點(diǎn)云。然而這種精細(xì)表示會(huì)帶來顯著的計(jì)算負(fù)擔(dān)和巨大的存儲(chǔ)需求，尤其是在包含極高分辨率細(xì)節(jié)的城市環(huán)境（如智慧城市、樓宇密集區(qū)）中。如何在計(jì)算效率與幾何表示精度之間取得平衡，是幾何處理的核心挑戰(zhàn)。當(dāng)前的幾何處理技術(shù)在面對(duì)大規(guī)模、高分辨率的復(fù)雜場(chǎng)景時(shí)，仍需在實(shí)時(shí)性與保真度之間進(jìn)行權(quán)衡。光線追蹤（RayTracing）和球面子孔射內(nèi)容（SphericalSubsampleAperturePhotometry,SSAP）是兩種常用的基于幾何建模的射線方法。光線追蹤能夠完整地追蹤單路徑或少量多路徑信號(hào)，對(duì)細(xì)節(jié)豐富的場(chǎng)景表現(xiàn)出色，能精確模擬復(fù)雜繞射和反射效應(yīng)。然而其計(jì)算復(fù)雜度隨場(chǎng)景復(fù)雜度和射線數(shù)量的增加而急劇升高，難以滿足大規(guī)模實(shí)時(shí)應(yīng)用的需求。與之相對(duì)，SSAP通過在球形面上均勻采樣，減少了所需追蹤的光線數(shù)量，提供了對(duì)大角度傳播和繞射的有效處理能力，顯著降低了計(jì)算量，但可能犧牲部分高頻細(xì)節(jié)的精確性。為緩解計(jì)算壓力，視場(chǎng)角（Field-of-View,FoV）擴(kuò)展技術(shù)被提出?；舅悸肥羌僭O(shè)在視場(chǎng)角之外區(qū)域的目標(biāo)具有鏡面反射或朗伯反射特性。通過這種方式，可以將有限的幾何信息擴(kuò)展成一個(gè)更大虛擬場(chǎng)景的近似表示。借鑒于計(jì)算機(jī)內(nèi)容形學(xué)中的遮擋查詢（OcclusionCulling）算法，可以動(dòng)態(tài)地對(duì)場(chǎng)景中的障礙物進(jìn)行智能剔除，僅在信號(hào)視線上進(jìn)行幾何計(jì)算，進(jìn)一步減少無效計(jì)算量。代數(shù)多普勒（AlgebraicDoppler）方法是另一種重要的處理技術(shù)。它雖然側(cè)重于快速估計(jì)信道時(shí)延擴(kuò)展，但其基礎(chǔ)也是場(chǎng)景元素的位置信息和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通過將場(chǎng)景中不同發(fā)射點(diǎn)、接收點(diǎn)以及散射點(diǎn)之間的相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行矩陣表示，可以建立信號(hào)傳播的基爾霍夫近似模型或等效電波傳播（NumericalElectromagneticTechniques,NEMT）模型，進(jìn)而推導(dǎo)出信號(hào)的多普勒頻譜。這種方法在處理大規(guī)模靜態(tài)場(chǎng)景或流動(dòng)場(chǎng)景（如交通網(wǎng)絡(luò)）時(shí)，能夠提供快速的統(tǒng)計(jì)信道特性估計(jì)，但也依賴于初值的準(zhǔn)確性以及對(duì)場(chǎng)景幾何抽象程度的選擇。描述上述討論中的概念，一個(gè)簡(jiǎn)化的場(chǎng)景幾何表示及計(jì)算流程可以用如【表】所示的框架概括。?【表】復(fù)雜場(chǎng)景幾何表示與處理框架示例關(guān)鍵步驟方法與工具核心指標(biāo)/權(quán)衡點(diǎn)場(chǎng)景幾何獲取LiDAR掃描、攝影測(cè)量、CAD數(shù)據(jù)、BIM模型、GIS數(shù)據(jù)、傳感器輸入（如IMU）數(shù)據(jù)精度、魯棒性、靜態(tài)/動(dòng)態(tài)、定義域范圍模型構(gòu)建三角網(wǎng)格（Mesh）、體素模型、點(diǎn)云、參數(shù)化曲面、語義3D模型精度、分辨率、存儲(chǔ)量、計(jì)算復(fù)雜度幾何預(yù)處理噪聲濾波、點(diǎn)云拼接、模型簡(jiǎn)化（如LOD）、語義分割、遮擋剔除保真度vs實(shí)時(shí)性、處理速度射線追蹤/射內(nèi)容光線追蹤算法、SSAP、鏡頭投影法細(xì)節(jié)保真度、計(jì)算效率（時(shí)間復(fù)雜度）、多路徑捕獲能力覆蓋范圍擴(kuò)展FoV擴(kuò)展技術(shù)（虛擬鏡面/朗伯?dāng)U展）、視最近點(diǎn)優(yōu)先搜索（FRP）等加速技術(shù)實(shí)時(shí)性、近似誤差、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度代數(shù)方法構(gòu)建代數(shù)多普勒原理、時(shí)域/頻域矩陣建模、等效電路模型速度、統(tǒng)計(jì)精度、對(duì)幾何/運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化策略敏感信道參數(shù)提取基于幾何模型計(jì)算傳播時(shí)延、幅度、相位、多普勒頻移、相關(guān)函數(shù)、Angle-of-Arrival（AoA）、Direction-of-Di?ption（DoD）等信息完整性、統(tǒng)計(jì)意義、抗干擾性能總的來說復(fù)雜場(chǎng)景的幾何處理是太赫茲信道精確建模的基石，也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。有效的幾何映射、計(jì)算加速和對(duì)細(xì)節(jié)的權(quán)衡策略對(duì)于滿足多樣化的THz通信與傳感應(yīng)用至關(guān)重要。3.2基于統(tǒng)計(jì)信道建模技術(shù)在太赫茲頻段中，環(huán)境視差效應(yīng)——包括動(dòng)態(tài)變化的大氣成分和復(fù)雜的分子散射行為——極大地影響了信道特性。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，統(tǒng)計(jì)信道建模成為一種重要技術(shù)手段。以下是幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，旨在概述該技術(shù)的進(jìn)展與當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)：統(tǒng)計(jì)特性捕獲統(tǒng)計(jì)信道建模的核心在于精確捕獲信號(hào)在傳輸過程中經(jīng)歷的隨機(jī)變異。典型地，這些變異包括幅度衰減、相位偏移以及多徑時(shí)延擴(kuò)展等。為此，需充分利用大量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)來構(gòu)建概率分布模型與統(tǒng)計(jì)特性?；跀?shù)據(jù)的建模與仿真理論上講，基于場(chǎng)合特定測(cè)量的詳盡數(shù)據(jù)集能夠提供信道行為的切實(shí)統(tǒng)計(jì)描述。不過實(shí)際操作中，動(dòng)態(tài)環(huán)境的隨機(jī)性和參數(shù)多樣的多信道特性給數(shù)據(jù)積累帶來難度。此外數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的建模還需處理好仿真精度的權(quán)衡，平衡準(zhǔn)確性與計(jì)算負(fù)載。新型建模技術(shù)近年，深度學(xué)習(xí)等新興技術(shù)正在為太赫茲信道建模注入了新的活力。深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠在處理不規(guī)則樣本、預(yù)測(cè)未來信道狀態(tài)方面展現(xiàn)出色。然而目前研究限制較多，缺乏普及性及標(biāo)準(zhǔn)化。數(shù)據(jù)表簡(jiǎn)要示例：特性類別詳情（第1點(diǎn)）詳情（第2點(diǎn)）特點(diǎn)模型（第3點(diǎn)）幅度衰減統(tǒng)計(jì)均值與波動(dòng)范圍現(xiàn)場(chǎng)與仿真結(jié)合傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)模型時(shí)延擴(kuò)展概率分布的模擬動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)控深度學(xué)習(xí)模型當(dāng)前，基于統(tǒng)計(jì)的太赫茲信道建模技術(shù)可提供有價(jià)值的參考框架，幫助理解和應(yīng)對(duì)復(fù)雜的信道動(dòng)態(tài)。然而面對(duì)環(huán)境的不確定性和性能要求日趨嚴(yán)格的挑戰(zhàn)，建模技術(shù)仍有提升的必要，特別是在數(shù)據(jù)分析精度、仿真效率以及新型智能化建模等方面的持續(xù)探索。通過動(dòng)態(tài)更新信道參數(shù)和精確統(tǒng)計(jì)分析，以及對(duì)模型結(jié)果的有效仿真驗(yàn)證，統(tǒng)計(jì)信道建模將成為太赫茲通信技術(shù)發(fā)展中不可或缺的基石。3.2.1路徑損耗預(yù)測(cè)路徑損耗是評(píng)估太赫茲（THz）通信信道性能的關(guān)鍵參數(shù)之一，它描述了信號(hào)在傳播過程中因距離、障礙物及多徑效應(yīng)等因素而衰減的程度。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)路徑損耗對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃以及性能評(píng)估具有至關(guān)重要的意義。在太赫茲頻段，由于信號(hào)波長(zhǎng)極短（通常在亞毫米量級(jí)），其傳播特性與低頻段信號(hào)存在顯著差異，特別是在高頻、短距離傳輸場(chǎng)景下，路徑損耗通常更為劇烈。典型的路徑損耗模型可以表示為：PL其中PLd為距離d處的路徑損耗（單位：dB），PL0為參考距離（通常為1米）處的路徑損耗（單位：dB），n為路徑損耗指數(shù)，它取決于環(huán)境的復(fù)雜程度。對(duì)于開闊空地，n實(shí)際應(yīng)用中，為了更精確地預(yù)測(cè)THz信道中的路徑損耗，研究者們提出了多種擴(kuò)展模型，如COST231模型、Okumura-Hata模型以及基于射線追蹤（RayTracing）的方法。其中射線追蹤方法能夠通過模擬電磁波在復(fù)雜環(huán)境中的反射、衍射和散射等效應(yīng)，提供更為詳盡且高精度的路徑損耗估計(jì)。【表】總結(jié)了不同路徑損耗模型的適用條件和主要特點(diǎn)：【表】THz信道常用路徑損耗模型對(duì)比模型名稱適用場(chǎng)景主要特點(diǎn)COST231開闊空地、郊區(qū)基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，適用于小范圍快速估算Okumura-Hata城市環(huán)境考慮建筑物高度、密度等因素影響射線追蹤（RayTracing）復(fù)雜室內(nèi)外環(huán)境高精度，但計(jì)算復(fù)雜度較高，需依賴精確的3D場(chǎng)景信息近年來，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的路徑損耗預(yù)測(cè)技術(shù)也獲得了一定發(fā)展。通過收集大量的信道測(cè)量數(shù)據(jù)，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法對(duì)路徑損耗與距離、角度等影響因素之間的關(guān)系進(jìn)行擬合，可以在復(fù)雜或未知的場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)更為智能化的路徑損耗預(yù)測(cè)。例如，文獻(xiàn)提出了一種基于深度殘差網(wǎng)絡(luò)的THz信道路徑損耗預(yù)測(cè)方法，該方法在多種典型場(chǎng)景下均表現(xiàn)出較高的預(yù)測(cè)精度。然而在實(shí)際應(yīng)用中，路徑損耗預(yù)測(cè)仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。首先太赫茲頻段的高吸收特性導(dǎo)致信號(hào)衰減嚴(yán)重，即使在數(shù)十米的短距離內(nèi)，路徑損耗也可能達(dá)到數(shù)十dB，這對(duì)預(yù)測(cè)精度提出了極高要求。其次環(huán)境因素（如溫度、濕度、障礙物分布等）對(duì)太赫茲信號(hào)的傳播具有顯著影響，而這些因素在建模時(shí)往往難以全面考慮。此外傳統(tǒng)路徑損耗模型通常基于低頻段經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，直接應(yīng)用于THz頻段可能存在較大誤差。因此如何結(jié)合THz信號(hào)獨(dú)特的傳播特性，開發(fā)更為精準(zhǔn)且適應(yīng)性強(qiáng)的路徑損耗預(yù)測(cè)模型，仍是當(dāng)前研究領(lǐng)域的重點(diǎn)與難點(diǎn)。3.2.2衰落特性分析在太赫茲通信系統(tǒng)中，信號(hào)傳輸受到多種因素的影響，其中衰落特性是一個(gè)重要的研究方向。衰落特性主要由路徑損耗、多徑傳播和移動(dòng)環(huán)境中的動(dòng)態(tài)變化等因素導(dǎo)致，對(duì)太赫茲信道的性能產(chǎn)生直接影響。為了更好地分析和理解這些影響，深入研究衰落特性是非常必要的。以下是關(guān)于太赫茲信道衰落特性的詳細(xì)分析：（一）路徑損耗分析路徑損耗是太赫茲通信中主要的性能限制因素之一，隨著頻率的增加，自由空間路徑損耗變得更為顯著。在太赫茲頻段，大氣吸收和分子振動(dòng)引起的損耗成為主導(dǎo)因素。因此需要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和評(píng)估不同環(huán)境下的路徑損耗模型，以便為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。目前，研究者已經(jīng)提出了多種路徑損耗模型，包括經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、統(tǒng)計(jì)模型和確定性模型等。這些模型考慮了多種因素，如頻率、距離、地形和環(huán)境條件等。（二）多徑傳播分析多徑傳播會(huì)導(dǎo)致信號(hào)在傳輸過程中產(chǎn)生延遲和干涉現(xiàn)象，從而影響信號(hào)的接收質(zhì)量。在太赫茲頻段，由于波長(zhǎng)較短，多徑傳播的影響更為顯著。因此需要研究多徑傳播對(duì)太赫茲信道性能的影響，并開發(fā)相應(yīng)的信道建模技術(shù)。目前，研究者通過仿真和實(shí)驗(yàn)手段，已經(jīng)對(duì)多徑傳播的特性進(jìn)行了深入研究，并提出了多種信道建模方法。這些方法包括基于幾何的建模方法和基于統(tǒng)計(jì)的建模方法等。（三）移動(dòng)環(huán)境分析在移動(dòng)環(huán)境中，太赫茲信號(hào)的衰落特性會(huì)受到動(dòng)態(tài)變化的影響。移動(dòng)用戶、移動(dòng)物體和移動(dòng)環(huán)境等因素都會(huì)導(dǎo)致信道特性的變化。因此需要研究移動(dòng)環(huán)境下太赫茲信道的衰落特性，并開發(fā)適應(yīng)移動(dòng)環(huán)境的信道建模技術(shù)。目前，研究者已經(jīng)針對(duì)移動(dòng)環(huán)境開展了大量研究，并提出了多種動(dòng)態(tài)信道建模方法。這些方法能夠模擬移動(dòng)環(huán)境中的動(dòng)態(tài)變化，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。（四）面臨的挑戰(zhàn)與未來研究方向盡管太赫茲信道衰落特性的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但仍面臨一些挑戰(zhàn)和問題需要解決。首先需要開發(fā)更準(zhǔn)確、更高效的信道建模方法，以模擬復(fù)雜環(huán)境下的信道特性。其次需要研究如何降低多徑傳播和路徑損耗對(duì)太赫茲通信系統(tǒng)性能的影響。最后需要開展更多實(shí)驗(yàn)研究和仿真驗(yàn)證，以驗(yàn)證理論模型的準(zhǔn)確性和有效性。未來研究方向包括開發(fā)新型信道編碼技術(shù)、研究新型天線設(shè)計(jì)方法和優(yōu)化算法等。通過這些研究，有望進(jìn)一步提高太赫茲通信系統(tǒng)的性能和可靠性。3.3混合建模技術(shù)方案在太赫茲信道建模領(lǐng)域，混合建模技術(shù)作為一種有效的手段，正逐步得到廣泛的應(yīng)用。混合建模結(jié)合了理論模型與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，旨在提高信道建模的準(zhǔn)確性和可靠性。（1）理論模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的融合混合建模首先需要將理論模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合，理論模型能夠提供信道特性的基本預(yù)測(cè)，而實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)則反映了實(shí)際環(huán)境中的信道行為。通過這種方法，可以充分利用兩者的優(yōu)點(diǎn)，形成一個(gè)更加全面和準(zhǔn)確的信道模型。（2）多尺度信道建模在混合建模中，多尺度信道建模是一個(gè)重要的方向。該方法考慮了不同尺度上的信道特性，如毫米波信道和亞毫米波信道。通過在不同尺度上分析信道特性，可以更準(zhǔn)確地描述太赫茲信道的復(fù)雜性和多樣性。（3）不確定性分析與優(yōu)化算法混合建模過程中還需要考慮信道特性的不確定性，通過引入不確定性分析方法，如蒙特卡洛模擬和貝葉斯方法，可以對(duì)信道模型進(jìn)行不確定性評(píng)估。此外優(yōu)化算法如遺傳算法和粒子群優(yōu)化算法可以用于優(yōu)化信道模型的參數(shù)，以提高模型的預(yù)測(cè)性能。（4）實(shí)時(shí)更新與自適應(yīng)建模在太赫茲通信系統(tǒng)中，信道環(huán)境是動(dòng)態(tài)變化的。因此混合建模技術(shù)還需要支持實(shí)時(shí)更新和自適應(yīng)建模，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信道狀態(tài)并更新模型參數(shù)，可以使模型始終保持與實(shí)際環(huán)境的同步，從而提高系統(tǒng)的通信質(zhì)量。混合建模技術(shù)在太赫茲信道建模中具有廣泛的應(yīng)用前景，通過理論模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的融合、多尺度信道建模、不確定性分析與優(yōu)化算法以及實(shí)時(shí)更新與自適應(yīng)建模等方法，可以構(gòu)建一個(gè)更加準(zhǔn)確、可靠和高效的太赫茲信道模型。3.3.1平面波與射線模型結(jié)合在太赫茲信道建模中，平面波模型與射線追蹤模型的結(jié)合是一種高效的混合建模方法，旨在兼顧計(jì)算效率與建模精度。平面波模型適用于描述遠(yuǎn)場(chǎng)傳播環(huán)境下的電磁波特性，而射線模型則能精細(xì)刻畫多徑效應(yīng)、散射和衍射等現(xiàn)象。兩者的協(xié)同作用可有效克服單一模型的局限性，為復(fù)雜場(chǎng)景下的太赫茲信道分析提供更全面的解決方案。?混合模型的基本原理平面波模型假設(shè)電磁波以平面波形式傳播，其電場(chǎng)強(qiáng)度可表示為：E其中E0為初始電場(chǎng)強(qiáng)度，k為波矢量，rE其中N為射線數(shù)量，Ei和?i分別為第?模型結(jié)合的實(shí)現(xiàn)方式平面波與射線模型的結(jié)合通常采用分層或分區(qū)策略：遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域采用平面波模型：當(dāng)發(fā)射端與接收端距離較遠(yuǎn)時(shí)（如d?λ/θ，近場(chǎng)區(qū)域采用射線模型：在復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境或存在障礙物的場(chǎng)景中，通過射線追蹤模擬反射、衍射和散射路徑，并補(bǔ)充平面波的相位信息。?性能對(duì)比與優(yōu)化下表總結(jié)了兩種模型在計(jì)算復(fù)雜度、精度和適用場(chǎng)景上的差異：特性平面波模型射線模型混合模型計(jì)算復(fù)雜度低（O(1)）高（O(N)）中等（O(N)+O(1)）建模精度適用于開放空間適用于復(fù)雜多徑環(huán)境兼顧遠(yuǎn)場(chǎng)與近場(chǎng)精度適用場(chǎng)景室外自由空間室內(nèi)/遮擋環(huán)境分層/分區(qū)混合場(chǎng)景?挑戰(zhàn)與改進(jìn)方向盡管混合模型顯著提升了建模效率，但仍面臨以下挑戰(zhàn)：邊界條件處理：平面波與射線模型的過渡區(qū)域需確保相位和幅度連續(xù)性，避免計(jì)算誤差。動(dòng)態(tài)環(huán)境適應(yīng)性：對(duì)于移動(dòng)場(chǎng)景或時(shí)變信道，需實(shí)時(shí)更新射線路徑與平面波參數(shù)。計(jì)算資源優(yōu)化：可通過并行計(jì)算或機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)加速射線追蹤過程，降低混合模型的實(shí)時(shí)計(jì)算負(fù)擔(dān)。未來研究可聚焦于自適應(yīng)分區(qū)算法和深度學(xué)習(xí)輔助的參數(shù)優(yōu)化，以進(jìn)一步提升混合模型的實(shí)用性和準(zhǔn)確性。3.3.2基于測(cè)量數(shù)據(jù)的修正方法基于測(cè)量數(shù)據(jù)的修正方法是一種動(dòng)態(tài)調(diào)整信道模型參數(shù)的有效途徑，尤其適用于那些環(huán)境條件較為復(fù)雜且變化劇烈的場(chǎng)景。該方法的核心思想是通過采集實(shí)際的信道測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)初始建立的信道模型進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新與校準(zhǔn)，從而提高信道模型的準(zhǔn)確性與適用性。具體而言，該方法主要包含數(shù)據(jù)采集、特征提取、參數(shù)估計(jì)和模型修正等四個(gè)關(guān)鍵步驟。（1）數(shù)據(jù)采集在基于測(cè)量數(shù)據(jù)的修正方法中，數(shù)據(jù)采集是整個(gè)流程的基礎(chǔ)。為了保證信道模型的準(zhǔn)確性，應(yīng)該盡可能全面地采集多維度、多場(chǎng)景的信道數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通常包括信號(hào)在不同頻率、不同傳輸距離、不同天線配置下的接收功率、相位、時(shí)延等。例如，通過在復(fù)雜城市環(huán)境中布設(shè)多個(gè)測(cè)試點(diǎn)，使用便攜式太赫茲信號(hào)收發(fā)系統(tǒng)采集大量的信號(hào)樣本，從而構(gòu)建一個(gè)包含豐富環(huán)境信息的原始數(shù)據(jù)集。（2）特征提取在數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)行特征提取。特征提取的目的是從原始測(cè)量數(shù)據(jù)中提取出能夠反映信道特性的關(guān)鍵參數(shù)。常見的特征提取方法包括時(shí)域分析、頻域分析和空域分析等。例如，通過時(shí)域分析可以得到多徑時(shí)延擴(kuò)展和到達(dá)時(shí)間差，而頻域分析則可以提取出頻譜衰落特性和頻率選擇性信息。此外空域分析可以幫助我們理解信號(hào)在不同方向上的傳播特性。經(jīng)過特征提取后，可以得到一系列具有代表性的信道參數(shù)。（3）參數(shù)估計(jì)在特征提取之后，進(jìn)入?yún)?shù)估計(jì)階段。參數(shù)估計(jì)的任務(wù)是利用提取出的特征對(duì)信道模型的參數(shù)進(jìn)行精確估計(jì)。常見的參數(shù)估計(jì)方法包括最小二乘法（LeastSquares,LS）、最大似然估計(jì)（MaximumLikelihoodEstimate,MLE）和貝葉斯估計(jì)等。例如，假設(shè)信道模型中的路徑損耗指數(shù)α和時(shí)延擴(kuò)展τ可以通過線性回歸的方式估算，那么可以得到如下的估計(jì)公式：其中pi表示第i個(gè)路徑的接收功率，di表示第i個(gè)路徑的傳輸距離，ti表示第i個(gè)路徑的到達(dá)時(shí)間，而p、d（4）模型修正在參數(shù)估計(jì)完成后，需要對(duì)初始信道模型進(jìn)行修正。修正的目的是使模型參數(shù)與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)的偏差最小化，從而提高模型的預(yù)測(cè)精度。修正的具體方法可以根據(jù)不同的信道模型進(jìn)行調(diào)整，例如，對(duì)于基于射線追蹤的信道模型，可以通過迭代調(diào)整射線軌跡和幅度衰減參數(shù)來優(yōu)化模型與測(cè)量數(shù)據(jù)的匹配度。而對(duì)于基于統(tǒng)計(jì)模型的信道模型，則可以通過調(diào)整信道分布參數(shù)（如路徑損耗函數(shù)、時(shí)延分布等）來提高模型的擬合程度。為了更清晰地展示基于測(cè)量數(shù)據(jù)的修正方法，下表給出一個(gè)簡(jiǎn)化的示例，說明如何通過修正路徑損耗指數(shù)α和時(shí)延擴(kuò)展τ來提高信道模型的準(zhǔn)確性：參數(shù)初始參數(shù)估計(jì)參數(shù)修正參數(shù)路徑損耗指數(shù)α2.52.672.6時(shí)延擴(kuò)展τ150ns145ns148ns通過上述修正，可以看到模型參數(shù)能夠更準(zhǔn)確地反映實(shí)際信道特性。這樣一來，基于測(cè)量數(shù)據(jù)的修正方法就能夠有效地提高太赫茲信道的建模精度。然而盡管基于測(cè)量數(shù)據(jù)的修正方法具有諸多優(yōu)勢(shì)，但也面臨著一些挑戰(zhàn)。首先測(cè)量數(shù)據(jù)的采集成本較高，尤其是在復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行大規(guī)模測(cè)量時(shí)，需要投入大量的人力和設(shè)備資源。其次特征提取和參數(shù)估計(jì)的計(jì)算復(fù)雜度較高，尤其是在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，如何在高計(jì)算負(fù)載下保持模型的響應(yīng)速度是一個(gè)重要的研究問題。此外信道環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化也給模型修正帶來了不確定性，如何在快速變化的環(huán)境中保持模型的魯棒性和適應(yīng)性仍然是一個(gè)需要深入研究的問題。4.常用太赫茲信道模型及其適用性太赫茲頻段（THz）通信技術(shù)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如高帶寬、低功耗和高速傳輸，在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中扮演著越來越重要的角色。然而由于太赫茲波的復(fù)雜性和非直線傳播特性，構(gòu)建精確的信道模型對(duì)于設(shè)計(jì)高效、可靠的通信系統(tǒng)至關(guān)重要。本節(jié)將介紹幾種常用的太赫茲信道模型及其適用性。幾何光學(xué)模型幾何光學(xué)模型是最早的太赫茲信道模型之一，它基于光的反射和折射原理來描述太赫茲波的傳播。這種模型假設(shè)太赫茲波是沿著直線傳播的，并且與介質(zhì)界面的相互作用僅通過反射和折射來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單直觀，易于理解和計(jì)算。缺點(diǎn)：忽略了太赫茲波的非線性效應(yīng)和非直線傳播特性。射線追蹤模型射線追蹤模型通過模擬太赫茲波在介質(zhì)中的傳播路徑來描述其行為。這種方法考慮了太赫茲波的非線性效應(yīng)和非直線傳播特性，因此能夠提供更精確的信道特性。優(yōu)點(diǎn)：能夠準(zhǔn)確描述太赫茲波的傳播特性，適用于復(fù)雜介質(zhì)環(huán)境。缺點(diǎn)：計(jì)算復(fù)雜度較高，需要大量的數(shù)值模擬和優(yōu)化。統(tǒng)計(jì)模型統(tǒng)計(jì)模型通過分析大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來建立太赫茲波的傳播特性，這些模型通常包括對(duì)太赫茲波的散射、吸收和色散等現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)描述。優(yōu)點(diǎn)：能夠提供關(guān)于太赫茲波傳播特性的全面描述，適用于廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。缺點(diǎn)：需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，且可能受到數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)量的限制?；旌夏Ｐ蜑榱丝朔我荒Ｐ偷木窒扌裕S多研究采用了混合模型，即結(jié)合多種模型的優(yōu)點(diǎn)來描述太赫茲信道的行為。這種模型通常包括幾何光學(xué)模型、射線追蹤模型和統(tǒng)計(jì)模型等。優(yōu)點(diǎn)：能夠提供更準(zhǔn)確的信道特性描述，適用于復(fù)雜的介質(zhì)環(huán)境和不同的應(yīng)用場(chǎng)景。缺點(diǎn)：計(jì)算復(fù)雜度較高，需要更多的資源和時(shí)間來處理。選擇合適的太赫茲信道模型取決于具體的應(yīng)用需求和場(chǎng)景特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，可能需要綜合使用多種模型來獲得更準(zhǔn)確的信道特性描述。同時(shí)隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累，未來可能會(huì)出現(xiàn)更多新的信道模型來更好地滿足通信系統(tǒng)的需求。4.1自由空間信道模型自由空間信道模型主要用于描述太赫茲波在開放空間或大氣環(huán)境中的傳輸特性。與有線或無線局域網(wǎng)信道不同，自由空間信道的傳播路徑相對(duì)簡(jiǎn)單，但其傳輸損耗、相位擾動(dòng)和多徑效應(yīng)等特性仍對(duì)信號(hào)質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。在太赫茲頻段，由于波長(zhǎng)較短且易受大氣成分（如水蒸氣、氧氣、二氧化碳等）吸收，自由空間信道建模更為復(fù)雜。（1）傳輸損耗模型自由空間信道中的傳輸損耗主要由路徑損耗和大氣吸收損耗構(gòu)成。路徑損耗通常遵循自由空間路徑損耗公式，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：L其中：-d為傳輸距離（單位：千米），-f為頻率（單位：MHz）。大氣吸收損耗則與傳輸距離、頻率和大氣組成密切相關(guān)?！颈怼空故玖瞬煌髿鈼l件下典型頻率的吸收損耗估算值。?【表】典型頻率在不同大氣條件下的吸收損耗（單位：dB/km）頻率（GHz）純干燥大氣含5%濕度大氣含10%濕度大氣0.10.080.120.180.20.200.300.450.50.801.251.801.02.103.405.10（2）相位擾動(dòng)模型在自由空間信道中，太赫茲波的相位會(huì)受到大氣折射率的影響。大氣折射率n可用以下公式表示：n其中：-N為大氣折射指數(shù)（單位：N?），-P0-λ0-λ為介質(zhì)中的波長(zhǎng)（單位：米）。相位擾動(dòng)?可以表示為：?（3）多徑效應(yīng)盡管自由空間信道通常被認(rèn)為是視距（LoS）信道，但在實(shí)際應(yīng)用中，大氣湍流會(huì)引起信號(hào)的多徑傳播。多徑效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰落和相移，其建模通常采用瑞利衰落模型或萊斯衰落模型。例如，對(duì)于瑞利衰落，信號(hào)包絡(luò)R可表示為：R其中?是復(fù)高斯隨機(jī)變量，均值為0，方差為1。信號(hào)功率的衰落概率密度函數(shù)（PDF）為：f其中Ω為相關(guān)帶寬。自由空間信道建模涉及多個(gè)復(fù)雜因素，其精確建模對(duì)太赫茲通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要意義。隨著太赫茲技術(shù)的發(fā)展，新的建模方法和技術(shù)不斷涌現(xiàn)，未來將進(jìn)一步完善自由空間信道的理論框架和實(shí)踐應(yīng)用。4.1.1空氣介質(zhì)影響在太赫茲信道環(huán)境中，如果考慮空氣作為電磁波傳播介質(zhì)，其介電常數(shù)和磁導(dǎo)率都會(huì)直接影響電磁波的傳播特性?？諝饨橘|(zhì)的折射率決定了電磁波在不同介質(zhì)交界面上的反射、折射行為，進(jìn)而影響到太赫茲信號(hào)的傳播損耗、信道容量等關(guān)鍵性能指標(biāo)?！颈怼空故玖嗽趲讉€(gè)常見環(huán)境下，空氣介質(zhì)的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，以及相應(yīng)的折射率值的比較。以下是【表】的簡(jiǎn)化版本：介質(zhì)環(huán)境介電常數(shù)（ε）磁導(dǎo)率（μ）折射率（n）真空14π×10^-71空氣14π×10^-71.0003干燥空氣（20°C）1.00064π×10^-71.0004潮濕空氣（30°C、80%相對(duì)濕度）1.00124π×10^-71.0014上表中顯示，在室溫條件下，空氣介質(zhì)的折射率與真空環(huán)境略有差異，這種差異直接影響了太赫茲波在空氣中的傳播特性，例如折射率引起的光纖彎曲過程中的反射和折射現(xiàn)象，造成信號(hào)的衰減和畸變。此外濕度、溫度等環(huán)境因素也能顯著改變空氣介質(zhì)的特性。例如，隨著溫度的升高，空氣介質(zhì)的介電常數(shù)略微增加；濕度增加亦可導(dǎo)致介電常數(shù)的微小變化。這些變化不僅會(huì)影響電磁波的傳播速度和特性，也會(huì)通過影響空氣分子的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而導(dǎo)致太赫茲波在實(shí)際環(huán)境中的傳播環(huán)境不完全遵循理論模型，使得信道建模更加復(fù)雜。因此準(zhǔn)確而詳細(xì)地描述空氣介質(zhì)在太赫茲波傳播中的影響，成為信道建模研究的一個(gè)重要方向。在此基礎(chǔ)上，研究人員或開發(fā)人員需要對(duì)于傳播模型的參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Ｕ愿_地預(yù)測(cè)電磁波在實(shí)際環(huán)境中的傳播特性。在未來的技術(shù)進(jìn)展中，我們預(yù)期信道建模技術(shù)能在更精細(xì)化的層面考慮這些因素，引入更加精確的物理模型或是優(yōu)化現(xiàn)有的近似算法，以適應(yīng)太赫茲波在復(fù)雜和多變環(huán)境中更加精密的性能指標(biāo)要求?？諝饨橘|(zhì)在太赫茲信道建模中扮演著核心角色，每一微小的變化都可能對(duì)電磁波的傳播產(chǎn)生重大影響，從多角度深入研究空氣介質(zhì)特性及其對(duì)太赫茲波傳輸?shù)挠绊懀钱?dāng)前業(yè)內(nèi)學(xué)者和工程師努力的方向。隨著研究的不斷深入以及技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，我們期待早日實(shí)現(xiàn)對(duì)于太赫茲信道的精確化、全場(chǎng)景化建模。4.1.2量子噪聲考量隨著太赫茲（THz）通信系統(tǒng)性能指標(biāo)的不斷提升，對(duì)信道模型精度的要求也日益嚴(yán)苛。傳統(tǒng)的高斯信道模型在處理寬帶、高頻場(chǎng)景時(shí)已顯不足，尤其是在信道中能量傳遞的非高斯特性以及微觀量子效應(yīng)變得不可忽略的情況下。因此深入探究太赫茲信道中的量子噪聲成為信道建模領(lǐng)域的重要研究方向，旨在更精確地捕捉信號(hào)傳輸?shù)恼鎸?shí)物理過程。量子噪聲源于光子作為離散能量單元的發(fā)射、吸收及其與載流子相互作用過程中的不確定性，是限制THz系統(tǒng)性能（尤其是可靠性和容錯(cuò)能力）的關(guān)鍵因素之一。尤其是在采用直接檢測(cè)方法（如外差探測(cè)）或量子通信協(xié)議的THz系統(tǒng)中，接收端無法完全消除的散粒噪聲（shotnoise）和相干噪聲（coherentnoise）具有顯著的物理影響。通常，接收信號(hào)的全帶寬功率譜密度可以用包含高斯噪聲和非高斯量子噪聲的總和來表述。若假定信號(hào)光源在相位、頻率上具有未知的隨機(jī)起伏，那么接收機(jī)輸出端的噪聲電流i_out(t)可表達(dá)為：?i_out(t)=i_signal(t)+i_gaussian(t)+i_quantum(t)其中i_gaussian(t)為與信號(hào)強(qiáng)度相關(guān)的熱噪聲或匹配濾波噪聲，其功率譜密度為S_i_gaussian(f)=4kTBG(f)，k為玻爾茲曼常數(shù)，T為絕對(duì)溫度，B為有效噪聲帶寬，G(f)為系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)。i_quantum(t)則代表了與量子效應(yīng)相關(guān)的非高斯噪聲電流分量。以在THz頻段常見的散粒噪聲（ShotNoise,i_s(t)）為例，其功率譜密度通常表示為S_i_s(f)=2qI_eff，其中q為電子電荷量，I_eff為等效的直流或平均信號(hào)電流。需要注意的是該噪聲的統(tǒng)計(jì)特性是泊松分布而非高斯分布，除散粒噪聲外，與光子吸收過程弱關(guān)聯(lián)的噪聲（吸收相關(guān)噪聲）也被認(rèn)為是影響探測(cè)器性能的重要量子噪聲來源，其探測(cè)和建模通常更復(fù)雜。對(duì)量子噪聲的建模在理論層面有助于理解系統(tǒng)物理極限（如量子限域操作），并為設(shè)計(jì)更穩(wěn)健的信號(hào)處理算法和前向糾錯(cuò)編碼（FEC）方案提供依據(jù)。然而完整地模擬THz信道中的量子噪聲面臨諸多挑戰(zhàn)：建模復(fù)雜性：量子噪聲源多樣，且可能相互耦合，準(zhǔn)確建模其頻譜和統(tǒng)計(jì)特性需要深入的理論知識(shí)和精細(xì)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證困難：精確分離量子噪聲與系統(tǒng)內(nèi)其他噪聲源（如熱噪聲、散粒噪聲）的實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求高，且在高頻THz波段實(shí)現(xiàn)難度極大。參數(shù)不確定性：如載流子壽命、器件缺陷等因素會(huì)顯著影響量子噪聲源的特性參數(shù)，這些參數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中往往是未知的或動(dòng)態(tài)變化的。目前，研究通常傾向于對(duì)特定類型的量子噪聲進(jìn)行簡(jiǎn)化建模，并聚焦于其在給定器件工作條件下的影響評(píng)估。然而一個(gè)能夠全面整合多種量子噪聲效應(yīng)且適用于不同THz通信場(chǎng)景的、通用的量子信道模型仍是當(dāng)今研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。4.2室內(nèi)場(chǎng)景模型適用性室內(nèi)場(chǎng)景因其復(fù)雜多變的環(huán)境特性，對(duì)太赫茲信道建模技術(shù)提出了更高的要求。相較于室外開闊信道，室內(nèi)環(huán)境中的障礙物分布更為密集，且由于其結(jié)構(gòu)多樣性和人流的動(dòng)態(tài)變化，信道的時(shí)變性和散射特性更加顯著。因此室內(nèi)場(chǎng)景模型的適用性成為衡量太赫茲通信系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。目前，常用的室內(nèi)信道模