Terahertz (THz) communication will be a key enabler for next-generation wireless systems. While THz frequency bands provide abundant bandwidth and extremely high data rates, their effective operation is inhibited by short communication ranges and narrow beams, thus, leading to major challenges pertaining to user mobility, beam alignment, and handover. In particular, there is a strong need for novel beam tracking methods that consider the tradeoff between enhancing the received signal strength via increasing beam directivity, and increasing the coverage probability by widening the beam. In this paper, a multi-objective optimization problem is formulated with the goal of jointly maximizing the expected rate and minimizing the outage probability subject to transmit power and overhead constraints. Subsequently, a novel parameterized beamformer with dynamic beamwidth adaptation is proposed. In addition to the precoder, an event-based beam tracking approach is introduced that efficiently prevents outages caused by beam misalignment and dynamic blockage while maintaining a low pilot overhead. Simulation results show that the proposed beamforming scheme improves average rate performance and reduces the amount of outages caused by the brittle THz misalignment process and the particularly severe path loss in the THz band. Moreover, the proposed event-triggered THz channel estimation approach enables connectivity with minimal overhead and reliable communication at THz bands.


翻译:Theretz (THz) 通信将成为下一代无线系统的关键推进器。 虽然THz频带提供丰富的带宽和极高的数据率,但其有效运行受到短通信范围和窄光束的限制,从而导致用户流动性、光束对齐和移交等重大挑战。特别是,非常需要采用新颖的波束跟踪方法,考虑通过增加波束直通性和通过扩大波束来提高接收信号强度和通过扩大波束来增加覆盖概率之间的权衡取舍。在本文中,提出了多目标优化问题,目的是共同实现预期率最大化,并尽可能减少因传输权力和间接费用限制而导致的断裂概率。随后,提出了带有动态光线调整的新型参数信号。除了前科外,还引入了基于事件波束跟踪方法,有效防止因波束偏差和动态阻断而导致的断裂,同时保持低度的试管顶端。模拟结果表明,拟议的多目标优化方案将提高平均率性,并减少因传输电力和间接限制而导致的断断裂断断断断层概率概率。提议,特别是断层断层断层路段导致的断层断层断路。

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