Terahertz (THz) communications with a frequency band $0.1-10$ THz are envisioned as a promising solution to future high-speed wireless communication. Although with tens of gigahertz available bandwidth, THz signals suffer from severe free-spreading loss and molecular-absorption loss, which limit the wireless transmission distance. To compensate for the propagation loss, the ultra-massive multiple-input-multiple-output (UM-MIMO) can be applied to generate a high-gain directional beam by beamforming technologies. In this paper, a review of beamforming technologies for THz UM-MIMO systems is provided. Specifically, we first present the system model of THz UM-MIMO and identify its channel parameters and architecture types. Then, we illustrate the basic principles of beamforming via UM-MIMO and introduce the schemes of beam training and beamspace MIMO for THz communications. Moreover, the spatial-wideband effect and frequency-wideband effect in the THz beamforming are introduced. The intelligent-reflecting-surface (IRS)-assisted joint beamforming and multi-user beamforming in THz UM-MIMO systems are discussed, respectively. Further, we present the corresponding fabrication techniques and illuminate the emerging applications benefiting from THz beamforming. Open challenges and future research directions on THz UM-MIMO systems are finally highlighted.


翻译:Terahertz (Thz) 以频率波段0.1-10美元至10美元Thz 通信被认为是未来高速无线通信的一个有希望的解决方案。 虽然有数十千兆赫可提供的带宽,但Thz 信号遭受了严重的自由传播损失和分子吸附损失,这限制了无线传输的距离。为了弥补传播损失,可采用超大成模多投入-多输出(UMIMO)计划,通过波束成型技术生成高向导波束。本文提供了对Thz UM-MIMO系统成形技术的审查。具体地说,我们首先介绍了Thz UM-MIMO的系统模型,并确定了其频道参数和结构类型。然后,我们展示了通过UM-MIMO成型成型系统成型的基本原理,并引入了Thz 通信成型技术的空间宽波段效应和频宽波效应。Thz 正在介绍Th 成型系统中的智能-移动技术。 智能-移动-移动-正版的系统正在讨论目前、正版版版面的智能-正版和正版的系统,正版对面-正版的系统正在进一步对正版进行。

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