Due to spectrum scarcity and increasing wireless capacity demands, terahertz (THz) communications at 0.1-10THz and the corresponding spectrum characterization have emerged to meet diverse service requirements in future 5G and 6G wireless systems. However, conventional compressed sensing techniques to reconstruct the original wideband spectrum with under-sampled measurements become inefficient as local spectral correlation is deliberately omitted. Recent works extend communication methods with deep learning-based algorithms but lack strong ties to THz channel properties. This paper introduces novel THz channel-aware spectrum learning solutions that fully disclose the uniqueness of THz channels when performing such ultra-broadband sensing in vehicular environments. Specifically, a joint design of spectrum compression and reconstruction is proposed through a structured sensing matrix and two-phase reconstruction based on high spreading loss and molecular absorption at THz frequencies. An end-to-end learning framework, namely compression and reconstruction network (CRNet), is further developed with the mean-square-error loss function to improve sensing accuracy while significantly reducing computational complexity. Numerical results show that the CRNet solutions outperform the latest generative adversarial network (GAN) realization with a much higher cosine and structure similarity measures, smaller learning errors, and 56% less required training overheads. This THz Ultra-broadband Learning Vehicular Channel-Aware Networking (TULVCAN) work successfully achieves effective THz spectrum learning and hence allows frequency-agile access.


翻译:由于频谱稀缺和无线能力需求增加,0.1-10THz的Thahertz(Thz)通信和相应的频谱特征已经出现,以满足未来5G和6G无线系统的各种服务要求。然而,由于本地光谱相关关系被故意省略,重建原始宽带频谱的常规压缩技术变得效率低下,因为当地光谱测量样本不足,因此有意省略;最近的工作扩展了与深层次学习算法的通信方法,但与Thz频道特性缺乏牢固的联系。本文介绍了新型的Thz频道感知频谱学习解决方案,在进行超频频谱感时,充分披露了Thz频道的独特性。具体地说,通过结构化的感测矩阵和基于高传播损失和高分子吸收的Thz频率的两阶段重建,提出了频谱压缩和重建的联合设计。端到端学习框架,即压缩和重建网络(CRMNet)的感测精度和计算复杂性因此大大降低。数字结果显示,CRNet解决方案超越了最新的Genal-traalalalalalal-al-altranetnetnetwe netwe network weal rual weal rual weal releglight (GAN) legal train traded sal rubilding s

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