火星与地球沙尘暴条件下太赫兹传播的比较分析
信息论
2023-01-03 v1 math.IT
摘要
随着无线数据流量的指数增长，可靠的太赫兹（THz）链路对于室外点对点通信是必要的。本研究提出了一种改进的蒙特卡洛仿真流程，用于估计因 THz 波束传播路径上沙尘颗粒多次散射导致的 THz 链路衰减。基于地球（0.24 THz）与火星（1.64 THz）对应频率的 Mie 与 Rayleigh 近似，建立了通过沙尘的波束散射模型。考虑了蒙特卡洛光子（MCP）包数量、能见度、沿波束的沙尘颗粒放置密度、频率以及收发机间距离等参数，对仿真结果进行了比较。此外，提出了一种信道容量模型，考虑了地球与火星室外环境中因沙尘暴导致的 THz 链路衰减、扩散损耗与分子吸收损耗。地球的仿真结果表明，链路衰减随沙尘颗粒放置密度、距离和频率增加而增大，并随能见度增大而减小。在火星上获得了类似结果，不同之处在于衰减随频率增加围绕某一常值波动。针对考虑时间与距离相关场景的地球与火星环境估计了信道容量。显示沿波束沙尘颗粒骤降的时间窗提供了高可靠性通信的机会。此外，在两种环境中，增加收发机间距离会严重降低强沙尘暴条件下的信道容量测量值。我们的研究发现，弱沙尘暴对火星影响相对较小，对地球影响则大得多。
引用
@article{arxiv.2301.00658,
title = {Comparative Analysis of Terahertz Propagation Under Dust Storm Conditions on Mars and Earth},
author = {Lasantha Thakshila Wedage and Bernard Butler and Sasitharan Balasubramaniam and Yevgeni Koucheryavy and Mehmet C. Vuran},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.00658},
year = {2023}
}
备注
14 pages, 12 figures, Journal