I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   11 ,   No .   4 A u g u s t   2021 ,   p p .   3 4 0 3 ~ 3 4 0 9   I SS N:  2088 - 8708 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 11 i 4 . pp 3 4 0 3 - 3 4 0 9           3403       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Potential  key  chal leng es for t erah er t z  co mm unica tion sy ste m s       Ah m a d A.   A.   So ly m a n 1 ,   I s ma il A.   E lha t y 2   1 De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g   a n d   A rc h it e c tu r e ,     Ista n b u l   G e li si m   Un iv e rsit y ,   Ista n b u l,   T u rk e y   2 De p a rtme n o f   Nu tri ti o n   a n d   Die tetics ,   F a c u lt y   o f   He a lt h   S c ien c e s,  Ista n b u G e li si m   Un iv e rsit y ,   Ista n b u l,   T u rk e y       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   9 ,   2 0 2 0   R ev i s ed   J an   15 ,   2 0 2 1   A cc ep ted   Feb   1 0 ,   2 0 2 1       T h e   v isio n   o f   6 G   c o m m u n ica ti o n is  a n   im p ro v e d   p e rf o rm a n c e   o f   th e   d a ta  ra te  a n d   late n c y   li m it a ti o n a n d   p e rm it   u b iq u it o u c o n n e c ti v it y .   I n   a d d it i o n ,     6 G   c o m m u n ica ti o n w il a d o p a   n o v e stra teg y T e ra h e rtz  ( T Hz w a v e w il l   c h a ra c teriz e   6 G   n e t w o rk s,  d u e   t o   6 G   w il in teg ra te  terre strial  w ir e les m o b il e   c o m m u n ica ti o n ,   g e o sta ti o n a ry   a n d   m e d iu m   a n d   lo w   o rb it   sa telli te  c o m m u n i c a t i o n   a n d   s h o r t   d i s t a n c e   d i r e c t   c o m m u n i c a t i o n   t e c h n o l o g i e s ,   a s   w e l l   a s   i n t e g r a t e   c o m m u n i c a t i o n ,   c o m p u ti n g ,   a n d   n a v ig a ti o n .   T h is  stu d y   d i sc u ss e th e   k e y   c h a ll e n g e o f   T Hz   wa v e s,  in c lu d i n g   p a th   l o ss e w h ich   is  c o n sid e re d   th e   m a in   c h a ll e n g e tran sc e iv e a r c h it e c tu re a n d   T Hz   si g n a g e n e ra to rs;  e n v iro n m e n o f   T H z   w it h   n e t wo rk   a rc h it e c tu re   a n d   3 c o m m u n ica ti o n s;   f in a ll y ,   S a fe t y   a n d   h e a lt h   iss u e s.   K ey w o r d s :   3 p r o p ag atio n   en v ir o n m e n t   6 co m m u n ica tio n s   T er ah er tz  f r eq u en c y   T Hz  ch allen g e s   T Hz  s ig n al  g e n er ato r s   T Hz  s p ec tr u m     W ir eless   n et w o r k s   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ah m ad   A .   A .   So l y m an   Dep ar t m en t o f   E lectr ic al  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g   Facu lt y   o f   E n g i n ee r i n g   a n d   A r ch itect u r e   I s tan b u Gelisi m   U n i v er s it y ,   T u r k e y   E m ail:  aa asa h m ed @ g eli s i m . e d u . tr       1.   I NT RO D UCT I O N   T h s tan d ar d izatio n   o f   5 h as  b ee n   co m p leted   an d   d ep lo y m en co m m en ce d   in   m a n y   cit ies  ac r o s s   th g lo b [ 1 ] .   Ho w e v er ,   th e   ex p o n en t ial  i n cr ea s in   d ata  t r af f ic   d u to   th e   g r o w i n g   n u m b er   o f   co n n ec ted   d ev ices,  w h ic h   it  is   f o r eseen   t h at  m a y   leap f r o g   h u n d r ed ( s )   o f   co n n ec ted   d ev ices  p er   cu b ic  m eter .   I n   ad d itio n ,   f u tu r u s es  an d   n o v e ap p licatio n s   s u ch   as  v ir t u al  r ea lit y   ( V R ) ,   au g m en ted   r ea lit y   ( AR ) ,   4 K/8 UHD  v id eo ,   3 co m m u n ica tio n s ,   a u to n o m o u s   d r iv i n g ,   a n d   o th er   ap p licatio n s   an d   s ce n ar io s   t h at  h a v n o b ee n   cu r r e n tl y   i m a g in ed   y et  i n   e x is ten ce   [ 2 ] .   T h p r esen d ep lo y ed   5 co m m u n icatio n s   w ill  f i n d   it  d if f icu lt  to   s atis f y   t h e   d ata  r ates  an d   u ltra - lo w   late n c y   r eq u ir e m e n ts   o f   th e s ap p licatio n s .   T h ese  ch alle n g es  ar co n s id er ed   cr itical  d r iv er   to w ar d   th d ev elo p m en o f   co m m u n icatio n   s y s te m s   t o   n e w   er o f   w ir ele s s   n e t w o r k ,   s ix t h   g e n er atio n   ( 6 G) .   Giv en   in to   5 n et w o r k s   a n d   its   f o r eseea b le  ev o l u t io n   an d   th tr e m en d o u s   p o ten tial s   th at  w i ll  b p r o v id ed   co m p ar ed   to   p r ev io u s   g e n er atio n   n et w o r k s ,   w h at   s h o u ld   th er b in   6 t h at  is   n o in   5 o r   in   its   lo n g - ter m   e v o lu t io n ?   A ca d e m ic,   i n d u s tr ial  a n d   r esear c h   co m m u n it ies  ar e   alr ea d y   s t ar tin g   w o r k i n g   o n   id en ti f y i n g ,   d ef in in g   an d   ev al u ati n g   t h k e y   r ele v an en ab li n g   tec h n o lo g ies  t h at  w ill  s h ap 6 [ 3 ,   4 ] w h ic h   ar ex p ec ted   to   b d e p lo y ed   b y   2 0 3 0   [ 5 ,   6 ] .     T h v is io n   o f   6 co m m u n i ca tio n s   is   a n   i m p r o v ed   p er f o r m a n ce   o f   t h d ata   r ate  a n d   late n c y   li m ita tio n s   an d   p er m it  u b iq u it o u s   co n n ec ti v it y .   I n   ad d itio n ,   6 co m m u n icatio n s   w i ll  ad o p n o v el  s tr ate g y   en ab lin g   n e w   co m m u n icatio n   ex p er ie n ce s   w it h   v ir tu a e x is te n ce   a n d   u n iv er s al  p r ese n ce   w ill  b r ea d il y   av ailab le  an y w h er e.   Mo r eo v er ,   6 co m m u n icatio n s   w i ll  u s n o tab le  ap p licatio n s ,   s u ch   a s   h o lo g r ap h ic  ca l ls ,   f l y in g   n et w o r k s ,   a n d   tele - o p er ated   d r iv in g   [ 7 ,   8 ] .   Fu r t h er ,   6 is   e x p ec ted   to   p r o v id h ig h   r eliab ilit y   a n d   m o r e   s ec u r it y ,   co m p ar i n g   w it h   c o n v e n tio n al   w ir ele s s   n et w o r k s .   Ho w e v er ,   a m o n g   all   te ch n o lo g ical  w o r k s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   4 A u g u s t   2021   :   3 4 0 3   -   3409   3404   p er tain in g   to   6 G,   T Hz  an d   ar tif icial   in telli g en ce   ( A I )   ar th e   m o s p r o m i s in g .   T h es tech n o lo g ie s   ar e   co n s id er ed   as  r ev o lu t io n ar y   tech n o lo g ies  i n   t h ar ea   o f   w ir eles s   n e t w o r k s   [ 9 ,   1 0 ] .   Fo r   th ese  n o v el   tech n o lo g ies to   b in co r p o r ated   in   th f u tu r n et w o r k s ,   r ad ical  ch an g i s   r eq u ir ed   in   t h d esig n   p r in cip les b y   th in d u s tr y   p r ac titi o n er s   [ 1 1 ] .   I is   ex p ec ted   t h at  6 w ir eless   n et w o r k s   w i ll  w it n ess   r ad ical  tr an s f o r m atio n ,   m ak in g   i t   s u b s ta n tial l y   d i f f er e n f r o m   t h p r ev io u s   g e n er atio n s   a n d   w ill  r e v o lu tio n ize  t h w ir el ess   ev o l u tio n   f r o m   co n n ec ted   th i n g s ”  to   co n n ec ted   in tellig e n ce ”.   No o n l y   t h a t,  6 co m m u n icatio n s   w ill  o f f er   s er v ices  th a ar b ey o n d   j u s m o b ile  I n ter n et,   b u as  w ell  s u p p o r u b iq u ito u s   A I   s er v ices  f r o m   t h co r n et w o r k   co m p r i s in g   t h e   d ata  ce n ter s   t h r o u g h   t h tr a n s m i s s io n   b ac k h au ls   a n d   f in all y   to   t h e n d   d ev ice s .   I n   o th er   w o r d s ,   th e   tr an s f o r m atio n   w ill  n o t b li m ited   to   d o m ai n ,   b u w i ll  u s h er   in   a n   er o f   i n ter d is cip lin ar y   c o o p er atio n   b etw ee n   in f o r m atio n   tec h n o lo g y   a n d   w ir ele s s   co m m u n icatio n .   Me a n w h ile,   th A I   w il b cr u cial   to w ar d s   th d esi g n   an d   o p ti m izatio n   o f   6 n et w o r k s ,   co n f i g u r at io n s ,   to p o lo g y ,   p r o to co ls ,   an d   o p er ati o n s   [ 1 2 ,   1 3 ] .   T o   ad d r ess   th e   s p ec tr u m   cr u n c h   i n   4 co m m u n icat io n s ,   t h m illi m eter   w a v ( m m W av e)   s p ec tr u m   w a s   p r o p o s ed   an d   ad o p ted .   Un f o r tu n atel y ,   th i s   n e w   s p ec tr u m   b an d w id t h   is   i n c ap ab le  o f   m ee ti n g   th b an d w i d th   r eq u ir e m e n o f   h o lo g r ap h ic  v id eo s .   Ob v io u s l y ,   th i s   p r esen t s   d if f icu lt  is s u es  s u c h   as  s p atial  s p ec tr al  ef f icien c y   an d   t h e   r eq u ir ed   f r eq u e n c y   b an d s   f o r   co n n ec ti v it y   [ 1 4 ,   1 5 ] .   Hen ce ,   lar g b a n d w id th   w ill   b r eq u ir ed ,   w h ic h   ca n   b f o u n d   in   T Hz  b an d s ,   k n o w n   a s   g ap   b a n d   b et w ee n   t h m ic r o w av a n d   o p tic al  s p ec tr as   s h o w n   i n   Fi g u r 1 w h ic h   it is   t h s u b j ec t o f   th is   s tu d y ,   T Hz  w a v es.           Fig u r 1 .   E lectr o m a g n etic  s p e ctr u m   a n d   w av ele n g t h   o f   ter ah er tz  w a v es [ 8 ]       T h is   w o r k   d is cu s s e s   th s u b s t an tial  is s u e s   a n d   k e y   c h alle n g es  o f   T Hz  w av e s   as  s h o w n   in   Fig u r e   2 R estricte d   b y   s ize  co n s tr ai n ts ,   th is   w o r k   i n v e s ti g ates  i n   d ep th   co n tr o v er s ial  r esear c h   to p ics  o n   th b asi s   o f   th eir   r esp ec ti v s u b - d o m ai n s   to   ac h iev e   p r ec is e,   co n c r ete,   an d   co n ci s co n cl u s io n .   T h is   ar ticle   w il l   co n tr ib u te  s i g n i f ica n tl y   to   o p en in g   n e w   h o r izo n s   f o r   f u tu r e   r esear ch   d ir ec tio n s   b y   p r o v id i n g   n e w   r e f er en ce s   th at  co u ld   s u p p o r t th p u r s u it  o f   en ab li n g   T Hz  w a v es.           Fig u r 2 .   K e y   ch alle n g es o f   T Hz  w a v es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       P o ten tia l k ey   ch a llen g es fo r   tera h ertz   co mmu n ica tio n   s ystems   ( A h ma d   A .   A .   S o lyma n )   3405   T h r est  o f   th e   ar ticle  i s   o r g an ized   as   f o llo w s ;   T h p at h   l o s s   c h alle n g e   is   d i s cu s s ed   i n   s ec tio n   2 .   T r an s ce iv er   ar ch itect u r es  a n d   T Hz  s ig n al  g e n er ato r s   ar d is cu s s ed   in   s ec tio n   3 .   T h n et wo r k   ar ch itect u r e   i s   d is cu s s ed   b r ief l y   in   s ec t io n   4 .   Sectio n   5   d is c u s s ed   en v ir o n m en o f   T Hz  w it h   3 D   co m m u n i ca tio n s .   Saf e t y   an d   h ea lt h   is s u e s   ar d is cu s s ed   in   s ec tio n   6 .   Fin a ll y ,   s ec tio n   7   co n clu d e s   th w o r k .       2.   P AT H   L O SS E S   An o th er   s tr ateg y   to   as s is t th r esear ch   co m m u n it y   to   ex p lo r th T Hz  s p ec tr u m   ca n   b i n   t h f o r m   o f   ar r an g i n g   T Hz  s u b - d o m ai n s   b ased   o n   th eir   ab s o r p tio n   an d   r ef lec tio n   co e f f icie n ts   [ 1 6 ] .   E x p licitl y ,   t h i s   ap p r o ac h   s er v es  as  g u id to   th s u itab ilit y   o r   o th er w is o f   u s i n g   an y   o f   T Hz  s p ec tr u m   f o r   co m m u n ica tio n s   an d   o th er   ap p licatio n   p u r p o s es.  An o th er   is s u t h at  d e m a n d s   in v est ig at io n   is   h o w   to   ad d r ess   s ce n ar io s   s u p p o r tin g   m u ltip le  ap p licatio n s   [ 1 7 ] .   I n   t h i s   ca s e   t h e n s u i n g   h ar m o n ic   o v er lap s   ca n   b m iti g ated   b y   ca r ef u l   f r eq u en c y   p lan n i n g .   Fu r t h er m o r e,   th s en s it iv i t y   o f   w ea k   s i g n al  s u f f er s   s i g n al  d ep r ec iatio n   m a k i n g   d etec tio n   o n o f   t h m aj o r   li m itat io n s   i m p ed i n g   t h v er s atilit y   o f   t h is   b an d   [ 1 8 ] .   T h T Hz  elec tr o m ag n et ic  s p ec tr u m   is   r o u g h l y   ca te g o r ized   in to   f a v o r ab le  s p ec tr u m   w i n d o w s   at m o s p h er ic  b elo w   5 0 0   GHz   an d   ab o v 5 0 0   GHz   as   s h o w n   i n   Fi g u r 3   [ 1 9 ] .   I is   o b v io u s   as  w m o v th T Hz  r eg io n   f r o m   3 0   GHz   o n w ar d s ,   th er is   an   in cr ea s e   in   f r ee   s p ac p at h   lo s s ,   m o lec u lar   at m o s p h er ic  ab s o r p tio n   a n d   to tal  s ig n al  lo s s .   T h h i g h   f r ee   s p ac p at h   lo s s   ca n   b co m p e n s ated   b y   h i g h er   an te n n a   o b tain ab le  in   t h is   r eg io n   b ec au s o f   t h h i g h   s i g n a d ir ec ti v it y   co m p o n e n t s .   A p ar f r o m   t h a d v er s i m p ac o f   t h f r ee   s p ac lo s s ,   h i g h er   f r eq u en c ies  tr a n s m i s s io n   i n cr ea s e   co m p lica tio n   a n d   p ar allelis m   in   R h ar d w ar an d   t h d ec r ea s b ea m   w id th   lead i n g   t o   p r o b lem   o f   s i g n al  a c q u i s i t i o n   a n d   b e a m   t r a c k i n g   i n   m o b i l e   a p p l i c a t i o n s   [ 2 0 ,   2 1 ] .   I n   a d d i t i o n   t o   t e c h n o l o g i c a l   b o u n d a r i e s ,   p e n e t r a t i o n   t h r o u g h   v a r i o u s   m a t e r i a l s   a n d   r e f l e c t i o n s   f r o m   s u r f a c e s   a r e   o t h e r   f a c t o r s   t o   b e   c o n s i d e r e d   w h e n   c a t e g o r i z i n g   t h r a d i o   s p ec tr u m .             Fig u r 3 .   Sp ec tr al  w i n d o w s ,   t h e   e f f e c t   o f   f r e e   s p a c e   l o s s ,   a n d   w a t e r   v a p o r   a b s o r p t i o n   a t   a   d i s t a n c e   o f   10  m   [ 2 2 ]       I d en tify i n g   th i s s u o f   h i g h   p ath   lo s s   at  T Hz  f r eq u e n cies  i s   i m p o r tan t.  Mo r i m p o r tan is   p r o p o s in g   s tr ateg ie s   to   m iti g ate  t h ese  ab n o r m alitie s .   A   p la u s ib le  s o lu tio n   s e w ill  b th d ep lo y m e n o f   h i g h l y   d ir ec tio n al  d y n a m ic  m as s i v MI MO   an te n n as.  T h ese   an te n n as  ar e   eq u ip p ed   w it h   n ar r o w   b ea m   w id th   ar r a y   an d ,   h e n ce   m i n i m izin g   i n ter f e r en ce .   T h is   ap p r o ac h   is   c u r r en tl y   p r o p o s ed   in   5 co m m u n i ca tio n   as  a   s tr ate g y   to w ar d s   i n cr ea s i n g   s p ec tr al  e f f icien c y .   W h e n   f u ll y   ex p lo r ed ,   th s i g n al - to - i n ter f er en ce - r ati o   w il i n cr ea s r esu lti n g   to   th m as s i v d ata  r ate  p er   co m m u n icatio n   d en s it y .   T h o u g h h i g h l y   d ir ec tio n al  an ten n ca n   in cr ea s t h s y s te m   d ata  r ate,   th er ar o th er   s tr u ct u r al  i s s u es  t h at  m u s b a d d r e s s e d   b e f o r e   d e p l o y i n g   T H z   c o m m u n i c a t i o n s   i n   w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o n s .   F o r   i n s t a n c e ,   t i l l   t h i s   m o m e n t ,   n o   c h a n n e l   m o d e l   h a s   b ee n   p r o p o s ed   an d   s u g g ested   t h T Hz  b an d   w it h   e x ce p tio n   to   th o s w i th i n   th 3 0 0   GHz   f o r   s t a t i o n a r y   i n d o o r   s c e n a r i o s   [ 2 3 ] .   M o r e o v e r ,   u l t r a - h i g h   r a t e s   a r e   a t t r i b u t a b l e   t o   u l t r a - h i g h   e n e r g y   u t i l i z a t i o n .   T h i s   i m p l i e s   t h a t ,   e n e r g y - e f f i c i e n t   c o m m u n i c a t i o n s   a r e   u n a v o i d a b l e   b o t h   a t   t h e   d i g i t a l   s i g n a l   p r o c e s s i n g   a n d   r a d i o   i n t e r f a c e   le v els  [ 2 4 ] .   B asicall y ,   th u p co m i n g   u ltr a - f a s T Hz  co m m u n icatio n   s y s te m s   w i ll  s u p p o r h o lo g r ap h ic  ca ll,  r esear ch er s   s h o u ld   ex p lo r t h d esira b ilit y   o f   th e   s to c h asti ap p r o ac h   as  s o lu t io n   s et  t o w ar d s   3 c h a n n e l   m o d el  to   d esi g n   6 d ep lo y m en s ce n ar io s ,   in cl u d in g   3 b ea m f o r m in g   [ 2 5 ] .   3 ch an n el  m o d ellin g   is   a n   in ter esti n g   r esear ch   ar ea   w it h   r ich   p o ten tial  b o th   in   5 co m m u n icat io n s   a n d   u n m a n n ed   ae r ial  v eh icle   co m m u n icatio n s .   I n   b id   to   i n cr ea s t h co n f id e n ce   le v el,   an y   an al y tical   ch a n n el  c h ar ac t er izatio n   s i m u latio n   is   e x p ec ted   to   b s u b j ec ted   to   r ea w o r ld   d ep lo y m e n t   s ce n a r io   eith er   i n   th e   f o r m   o f   te s tb ed   b ef o r r ec eiv i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   4 A u g u s t   2021   :   3 4 0 3   -   3409   3406   ap p r o v al.   Mo b ilit y   s u p p o r w i th i n   m u lti u s er   T Hz  ce ll u lar   en v ir o n m e n t   m u s r ec eiv e   att en tio n   as  w ell  a n d   m u s t   s u p p o r d if f er e n k i n d s   o f   m o b il it y   s ce n ar io s   e x p er ie n ce   i n   w ir eles s   co m m u n icatio n   e n v ir o n m en t.   An y   an al y s is   i n   m o b ilit y   i s   ex p e cted   to   c o n s id er   th is s u o f   h an d o v er   s i m u lta n eo u s l y   [ 2 6 ] .   T Hz  ce llu lar   en v ir o n m e n t   w ill   w it n es s   e x c ess i v h an d o v er   is s u e s   b ec au s o f   t h s m a ll  ce ll   to p o lo g y   a n d   co n s eq u en tl y ,   u n iq u s o l u tio n   i s   r eq u ir ed .       3.   T RANS CE I VE DE S I G AND  T H Z   SI G NA L   G E N E RATOR   On o f   t h g r ea te s co n ce r n s   to w ar d s   t h u s o f   T Hz  s p ec tr u m   i s   h o w   to   d esi g n   n e w   t r an s ce i v er   m o d u le  b ec au s th c u r r en d esig n s   ar n o s u i ted   f o r   T Hz   b an d   f r eq u en cie s   [ 2 7 ] .   I n   th is   r eg ar d ,   o n - g o in g   ef f o r t s   ar in   o f f i n g   to   tack le   t h is   is s u e.   Fo r   i n s ta n ce ,   t h D AR P A   T - MU SIC  p r o g r a m   is   r esear ch i n g   o n   Si Ge   HB T ,   C MO S/S OI   a n d   B iC MO cir cu it  i n te g r atio n ,   a n d   ar o p tim i s tic  o f   atta in i n g   t h p o w er   a m p l if ier   th r es h o ld   f r eq u e n cies  5 0 0 - 7 5 0   GHz   [ 2 8 ] .   T h s e m ico n d u ct o r   in d u s tr y   w ill  s o l v th e s c h alle n g e s ,   h o w e v er ,   th n o v el  d esi g n s   f o r   h i g h l y   d en s e   an te n n ar r a y s   w ill   b n ee d ed ,   to   o v er co m t h r elati v m in u te   w a v ele n g t h s   an d   p h y s ical  s ize   o f   R tr an s i s to r s   co m p ar ab le  to   elem e n s p ac in g   i n   T Hz  ar r ay s .   I n   ad d itio n ,   g r ea d ea o f   i n n o v atio n   is   n e ed ed   to   s u p p r ess   th e   e x ce s s i v p r o p ag atio n   atten u atio n   co m m o n   at  T Hz  b an d   f r eq u en c ies.  Ot h er   e x tr is s u es  s u ch   as  h i g h   p o w er ,   h ig h   s en s iti v it y ,   an d   lo w   n o is e   f i g u r s h o u ld   n o b e   n eg lec ted   d u r in g   t h f ab r icati o n   o f   T Hz  en ab led   tr an s ce iv er s   [ 2 9 ] .   Fu r th er m o r e,   th T Hz  tr an s ce i v er s   ar e   p er f o r m a n ce - co n s tr ain ed ,   f r o m   th v ie w p o in o f   tr a n s m is s io n   p o w er   ( an d   d is tan ce ) .   Sil ico n   g er m a n i u m   ( SiGe) ,   g alliu m   n itrid ( GaN ) ,   g alliu m   ar s e n id ( GaA s ) ,   an d   in d iu m   p h o s p h id ( I n P )   ar a m o n g   th p o p u lar   o p tio n   f o r   T Hz  s ig n al  g e n er at o r s   an d   d etec t o r s   [ 3 0 ] .   E q u ally ,   t h tr an s m is s io n   d i s ta n ce   f o r   GaN ,   Ga A s ,   a n d   I n P   b ased   tr an s ce i v er s   ar b o u n d ed .   Desi g n in g   a   n o v el  T Hz  b an d   tr an s ce iv er   ar c h ite ctu r h as  b ec o m e   a   n ec es s it y .   T h is s u o f   i m p e r f ec h ar d w ar f ea t u r es,  in c l u d in g   n o n li n ea r   a m p li f ier ,   p h ase  n o is e,   li m ited   m o d u latio n   in d e x   [ 2 8 ,   3 1 ] ,   an d   s o   o n ,   ca n   s e v er el y   m ar   t h e   q u alit y   o f   tr an s m itted   s i g n als .   I is   also   p o s s ib le   th at  is s u e s   m a y   ar i s in   t h d esig n   o f   an te n n a s   an d   w av ef o r m s ,   a n d   en er g y   e f f icie n t   s ig n al  p r o ce s s in g .   T h er ef o r e,   n o v el  tr a n s ce i v er   t ec h n o lo g ies  h a v b ec o m e s s en tial  to w ar d s   f ab r icatio n   o f   s tate - of - t h e - ar t   T Hz  s o u r ce s   ( h ar d w ar e) ,   esp ec iall y   f o r   th m ed i u m - to   h ig h - en d   p ar o f   th T Hz  b an d   ( > 3 0 0   GHz )   [ 3 2 ] .   B o th   th co n v e n tio n al  C MO tech n o lo g y   a n d   th r ec e n tl y   in tr o d u ce d   n an o m a ter ials ,   s u c h   as  Gr a p h en e,   ca n   b u s ed   f o r   n e w   tr an s ce iv er   d esi g n s   f o r   T Hz - en ab led   d ev ices  [ 3 3 ] .   Ho w e v er ,   an al y tica tes tin g   s h o u ld   b s u p p o r ted   b y   r ea l e x p er i m e n tatio n   to   r e - ass es s   th p er f o r m an ce   o f   an y   p r o p o s ed   d esig n .       4.   NE T WO RK   ARCH I T E CT URE     I n   [ 3 4 ] ,   th a u t h o r s   p r o p o s ed   th e   n e x t   g e n er atio n   s y s te m   n et w o r k   to p o lo g y ,   i n   w h ic h   m m W a v e,   T Hz,   an d   co n v en t io n al  m icr o w a v b an d s   f u n ctio n   j o in tl y ,   an d   p r o p o s ed   m ed i u m   ac ce s s   co n tr o ( MA C )   p r o to co th at  s w i tch e s   a m o n g   t h v ar io u s   b an d s   f o r   d ata  tr an s m is s io n s .   Ho w ev er ,   t h is   m o d el  m a y   b e   u n r eliab le  f o r   T Hz - o n l y   u ltra - d en s s y s te m   n et w o r k s   [ 3 5 ] .   T h r ea s o n   b ein g   th at  th T Hz  f r eq u en c y   b a n d   is   m as s i v ( i.e . ,   r o u g h l y   1 0   T Hz  in   to tal) ,   t h at tr ib u tes   o f   d iv er s ca r r ier   f r eq u e n c y   w i n d o w s   ar q u ite  d i f f er e n t,   p ar ticu lar l y   f r o m   th co n tex o f   tr an s m i s s io n   d is tan ce .   I n   f u r th er an ce   o f   t h g o al  o f   p r o v is io n in g   o f   p er v as iv e   u ltra - h i g h - r ate  ac ce s s   in   co m p lex   en v ir o n m e n ts ,   o v er - h a u l in g   t h cu r r e n tl y   d ep lo y ed   MA C   p r o to co ls   an d   n et w o r k   d ep lo y m en s c h e m e s   ar i m p er ati v e.   Fro m   t h MA C   d esi g n ,   cr itical  is s u e   th at  n ee d s   f u r t h er   r esear ch   i s   t h c h a n n el   co d in g   s ch e m to   b d ep lo y ed .   A r th e   cu r r e n er r o r   d etec tin g   an d   er r o r   co r r ec tin g   co d es  s u f f icie n to   w o r k   i n   th ese  f r eq u en cie s   [ 3 6 ] .   W h ic h   o f   t h f o r w ar d   er r o r   co r r ec tin g   co d es  w ill  r es u lt   to   o p tim a p er f o r m a n ce   w h e n   c o n s id er ed   f r o m   th e   v ie w p o i n o f   h i g h   p at h   lo s s   a n d   w ea k   d if f u s io n   s ig n al s .   Hig h l y   d ir ec tio n al  s ig n al s   ar ea s il y   b lo ck ed   an d   h ar d   f o r   m o b ilit y   ap p licatio n s .   R ec all  t h a in   th p r esen ce   o f   ex ce s s iv p ath   lo s s   th tr an s m is s io n   d is ta n ce   b ec o m es  s m all .   T h u s ,   n e w   er r o r   co n tr o m ec h an i s m s   s h o u ld   b e   p r o p o s ed ,   an d   n e w   n et w o r k i n g   s tr ate g ies   s h o u ld   b d ev e lo p ed   to   im p r o v th e   co v er a g a n d   s u p p o r th s ea m le s s   co n n ec tio n   [ 3 7 ] .   U n d o u b ted l y ,   T b p s   p er   lin k   w ir ele s s   n et w o r k s   h a s   tr e m e n d o u s   p o ten t ial  to   en h a n ce ,   t h ag g r eg a ted   tr af f i f lo w i n g   t h r o u g h   th n et w o r k   an d   t h I n ter n et  d r a m at icall y .   T h u s ,   t h u p p er   la y er s   s u c h   a s   tr an s p o r la y er   p r o to co ls   co m p r o m is i n g   T C P   an d   UDP   w ill  u n d er g o   m o r p h o lo g ical  ch a n g es  to   b ab le  to   d ea w it h   u p p er   la y e r   is s u e s   s u ch   a s   co n g e s tio n   co n tr o l [ 3 8 ,   3 9 ] .       5.   3 NE T WO RK I N G   RE L I A B I L I T     6 m u s s u p p o r co m m u n icat io n s   in   3 s p ac e.   T h is   r eq u ir es  co n ce r ted   r esear ch   o n   v ar i o u s   f r o n t s ;     i)   Me asu r e m en an d   ( d ata - d r i v en )   m o d elli n g   o f   t h 3 p r o p a g atio n   e n v ir o n m en [ 4 0 ] ,   ii)  Ne w   ap p r o ac h es  f o r   3 f r eq u en c y   a n d   n et w o r k   p lan n i n g ,   iii)  Ne w   n e t w o r k   o p tim izatio n s   f o r   m o b ilit y   m a n ag e m en t,  r o u tin g ,   an d   r eso u r ce   m a n ag e m e n i n   3 [ 4 1 ] .   I n   ad d itio n ,   f u n d a m e n t al  3 p er f o r m a n ce ,   i n   ter m s   o f   r ate - r eliab ilit y - laten c y   tr ad e - o f f s   an d   SE,   is   n ee d ed .   Su ch   an al y s is   m u s q u an t if y   th s p ec tr u m ,   en er g y ,   an d   co m m u n icatio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       P o ten tia l k ey   ch a llen g es fo r   tera h ertz   co mmu n ica tio n   s ystems   ( A h ma d   A .   A .   S o lyma n )   3407   r eq u ir e m en ts   t h at  6 G   n ee d s   t o   s u p p o r th id e n ti f ied   d r iv i n g   ap p licatio n s   [ 4 2 ] .   R ec e n w o r k s   i n   [ 4 3 ,   4 4 ]   p r o v id f ir s t step   in   t h is   d ir e ctio n .   On   th o th er   h a n d ,   th P o is s o n   p o in p r o ce s s   ( PP P)  is   w id el y   u s ed   m ath e m at ical  to o to   m o d el  t h e   r an d o m n e s s   o b tain ab le  in   r ea l   n et w o r k   d ep lo y m e n an d   co v er ag p r o b a b ilit y   s ce n ar io   [ 4 5 ] .   Nev er th eles s ,   th f u n d a m en ta ass u m p tio n s   co m m o n l y   u s ed   i n   P P P   a r th at  o b j ec ts   ar d is tr ib u ted   r an d o m l y   i n   s p a c e   a n d   h e n c e   u n p r e d i c t a b l e .   T h i s   m o d e l   i s   n o t   e n t i r e l y   c o r r e c t   b e c a u s e   i n   b o t h   m o n o   a n d   m u l t i - t i e r   h e t e r o g e n e o u s   n e tw o r k s ,   t r a n s m i t t e r   d e p l o y m e n t   i s   s t a t i c   i n   c o n t r a s t   t o   m o b i l e   d e v i c e s   t h a t   e x h i b i t   r a n d o m   d i s t r i b u t i o n s   [ 4 6 ] .   I n   s tu d y i n g   b ase  s tatio n   lo ca tio n ,   p atter n   h as  e m er g ed   in   w h ich   s o m b ase  s tat io n s   attr ac m o r t r af f ic   w h ile  o t h er s   d o n t.  I n   s m al ce ll   n e t w o r k s   w il w i tn e s s   m o r u s er s ,   s i g n i f y in g   u s er - ce n tr ic  h o ts p o ar e as,  w h ile  t h er w i ll  b r ep u ls ed   ( lo w   tr af f ic)   o b s er v ed   at  t h m a cr o ce ll  le v el   to   s i g n if y   r u r al  a n d   u r b an   d ep lo y m en t s .   T h is   ass u m p tio n   is   in   co n s o n an w i th   t h i s s u o f   e x ce s s i v h an d o v er   as  d escr ib ed   ea r lier .   Du to   th i m p er f ec tio n   o f   t h P P P   tech n iq u e s ,   it  w ill   n o ad eq u atel y   m o d el  t h 6 G   n et w o r k in g   e n v ir o n m en t.   F u r t h er m o r e ,   P P P   h a s   s h o w n   v e r s a t i l i t y   i n   t h e   2 D   p l a n e   u n t i l   n o w   a n d   h a s   b e e n   e x t e n d e d   t h e   2 . 5 D   d o m a i n   [ 4 7 ,   4 8 ] .   I f   t h i s   s a m e   m o d e l   m u s t   b e   d e p l o y e d   t o   d e r i v e   t h e   3 D   c h a n n e l   m o d e l   o f   t h e   e m e r g i n g   n e tw o r k ,   t h e r e   i s   n e e d   t o   a d d r e s s   t h is   i s s u e.         6.   SAFE T I S SU E S     T h p h o to n   en er g y   T Hz  r ad ia tio n   is   b et w ee n   0 . 1   to   1 2 . 4   m eV,   w h ich   i s   less   t h a n   th r ee   ti m es  o f   io n izin g   p h o to n   en er g y   le v els .   T h u s ,   T Hz  r a d iatio n   is   co n s i d er ed   as  n o n - io n iz in g   p h o to n   en er g y   [ 4 9 ,   5 0 ] .   A cc o r d in g l y ,   th e   co n ce r n   s o u r ce   w it h   T Hz  f r eq u en cie s   i s   a   h ea ti n g   w h ich   is   co n s id er ed   t h m ai n   r ea s o n   f o r   ca n ce r   r is k   [ 5 1 ] .   Ho w e v er ,   t h p r in cip le  o f   th er m al  h az a r d s   an d   s ta n d ar d s   f o r   n o n - io n izi n g   r ad iatio n   is   d esig n ed   b y   th e   F C C   an d   in ter n a tio n al   co m m is s io n   as   g i v e n   i n   [ 5 2 ] .   Mo r eo v er ,   elec tr o m o tiv e - f o r ce   t r an s m is s io n   s h o u ld   b n o v e l c o n ce p t to   b in tr o d u ce d   in   6 to   m iti g ate  h ea l th   co n ce r n s .       7.   CO NCLU SI O N   T h ex p o n en tial  in cr ea s i n   d ata  tr af f ic  d u to   th g r o w in g   n u m b er   o f   co n n ec ted   d ev ices,  w h ic h   it  is   f o r eseen   t h at  m a y   leap f r o g   h u n d r ed ( s )   o f   co n n ec ted   d ev ic es  p er   cu b ic  m e ter .   I n   ad d itio n ,   f u tu r u s es  a n d   n o v el  ap p licatio n s .   T h u s ,   th f u tu r n et w o r k s   w il r eq u ir b an d w id th s   i n   s e v er al  g ig a h er tz;   ac co r d in g l y ,   T Hz   is   co n s id er ed   o n o f   th m o s p r o m is i n g   tech n o lo g y   f o r   f u tu r n et w o r k s   to   p er f o r m   o p ti m all y .   T h is   p ap er   co v er ed   v ar io u s   asp ec t s   o f   T Hz  tech n o lo g y   f o r   6 n et w o r k s   w it h   d i f f er e n p er s p ec ti v es .   T h o p p o r tu n ities   an d   r esear ch   ch alle n g e s   f o r   T Hz  tech n o lo g y   o n   th w a y   to   th co m m er cializa tio n   o f   t h n e x g e n er atio n   co m m u n icatio n   n et w o r k   ar p r esen ted .       ACK NO WL E D G E M E NT S   T h au th o r   w o u ld   li k to   th an k s   t h ed ito r s   o f   I J E C E   an d   a n o n y m o u s   r ev ie w er s   f o r   th eir   ti m an d   r ev ie w i n g   t h is   m a n u s cr ip t.       RE F E R E NC E S     [1 ]   M .   H.  A lsh a ri f ,   A .   H.  Ke lec h i,   M .   A .   A lb re e m ,   S .   A .   Ch a u d h ry ,   M .   S .   Zi a ,   a n d   S .   Kim ,   " S ix th   G e n e r a ti o n   (6 G W irele ss   Ne t w o rk s:  V isio n ,   Re se a rc h   A c ti v it ies ,   Ch a ll e n g e a n d   P o ten ti a S o l u ti o n s,"   S y mm e try ,   v o l.   1 2 ,   n o .   4 2 0 2 0 A rt n o .   6 7 6 .   [2 ]   S .   Da n g ,   O .   A m i n ,   B .   S h i h a d a ,   a n d   M . - S .   A l o u i n i ,   " W h a t   s h o u l d   6 G   b e ? , "   N a t u r e   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   3 ,   p p .   2 0 - 29 ,   2 0 2 0 .   [3 ]   E.   C.   S tri n a ti ,   S .   Ba r b a ro ss a ,   J.  L .   G o n z a lez - Ji m e n e z ,   D.  Kté n a s,  N.  Ca ss iau ,   a n d   C.   De h o s,  " 6 G T h e   n e x f ro n ti e r, "   IEE Veh ic u la T e c h n o lo g ies   M a g a zin e   o n   th e   7 th ,   2 0 1 9 .   [4 ]   C.   Ha n ,   A .   O.   B ice n ,   a n d   I.   F .   A k y il d iz,  " M u lt i - ra y   c h a n n e m o d e li n g   a n d   w id e b a n d   c h a ra c teriz a ti o n   f o r   w irele ss   c o m m u n ica ti o n in   t h e   tera h e rt z   b a n d , "   IEE T ra n sa c ti o n o n   W ire les Co mm u n ica ti o n s ,   v o l.   1 4 ,   n o .   5 ,     p p .   2 4 0 2 - 2 4 1 2 ,   2 0 1 4 .   [5 ]   K.  B.   L e taie f ,   W .   Ch e n ,   Y.  S h i ,   J.  Z h a n g ,   a n d   Y. - J.  A .   Zh a n g ,   " T h e   ro a d m a p   to   6 G A e m p o w e r e d   w irele ss   n e tw o rk s,"   IEE Co mm u n ica t io n s M a g a zi n e ,   v o l.   5 7 ,   n o .   8 ,   p p .   8 4 - 90 ,   2 0 1 9 .   [6 ]   M .   Di  Re n z o ,   M .   De b b a h ,   D. - T .   P h a n - Hu y ,   A .   Zap p o n e ,   M . - S .   A l o u i n i,   C.   Yu e n   e a l. ,   " S m a rt   ra d io   e n v iro n m e n ts  e m p o w e re d   b y   re c o n f ig u ra b le  AI  m e ta - su rfa c e s:  a n   id e a   w h o se   t im e   h a c o m e , "   EURA S IP  J o u rn a o n   W ire les Co mm u n ica ti o n s a n d   Ne two rk in g ,   v o l.   2 0 1 9 ,   p p .   1 29 - 1 4 9 ,   2 0 1 9 .   [7 ]   A .   Ya stre b o v a ,   R.   Kirich e k ,   Y .   Ko u c h e ry a v y ,   A .   Bo ro d in ,   a n d   A .   Ko u c h e ry a v y ,   " F u tu re   n e tw o rk 2 0 3 0 :   A rc h it e c tu re   &   re q u ire m e n ts,"   2 0 1 8   1 0 th   In ter n a ti o n a Co n g r e ss   o n   Ultra - M o d e rn   T e lec o mm u n ica t io n a n d   Co n tro S y ste ms   a n d   W o rk sh o p s ( ICUM T ),   M o sc o w ,   Ru ss ia,  2 0 1 8 ,   p p .   1 - 8.   [8 ]   T .   S .   Ra p p a p o rt,   Y.  X i n g ,   O.  K a n h e re ,   S .   Ju ,   A .   M a d a n a y a k e ,   S .   M a n d a l   e a l. ,   " W irele s c o m m u n ica ti o n a n d   a p p li c a ti o n a b o v e   1 0 0   G Hz Op p o r tu n it ies   a n d   c h a ll e n g e fo 6 G   a n d   b e y o n d , "   IEE Acc e ss ,   v o l.   7 ,     p p .   7 8 7 2 9 - 7 8 7 5 7 ,   2 0 1 9 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   4 A u g u s t   2021   :   3 4 0 3   -   3409   3408   [9 ]   S .   Ch e n ,   Y. - C .   L ian g ,   S .   S u n ,   S .   Ka n g ,   W .   Ch e n g ,   a n d   M .   P e n g ,   " V isio n ,   Re q u irem e n ts,  a n d   T e c h n o lo g y   T r e n d   o f   6 G Ho w   to   T a c k le  th e   Ch a ll e n g e o f   S y ste m   Co v e ra g e ,   Ca p a c it y ,   Us e Da ta - Ra te  a n d   M o v e m e n t   S p e e d , "   IEE E   W ire les s Co mm u n ica ti o n s ,   v o l.   2 7 ,   n o .   2 ,   p p .   2 1 8 - 2 2 8 ,   2 0 2 0 .   [1 0 ]   H.  El a y a n ,   O.  A m i n ,   B .   S h i h a d a ,   R .   M .   S h u b a i r ,   a n d   M .   - S .   A l o u i n i ,   " T e r a h e r t z   b a n d :   T h e   l a s t   p i e c e   o f   R F   sp e c tru m   p u z z le f o c o m m u n ica ti o n   sy ste m s,"   IEE Op e n   J o u rn a o t h e   Co mm u n ica ti o n S o c iety ,   v o l .   1 ,   p p .   1 - 3 2 ,   2 0 2 0 .   [1 1 ]   K.  M .   S .   Hu q ,   S .   A .   Bu sa ri,   J.   R o d rig u e z ,   V .   F ra sc o ll a ,   W .   Ba z z i,   a n d   D.  C.   S ick e r,   " T e r a h e rtz - e n a b led   w irele ss   s y ste m   f o b e y o n d - 5 G   u lt ra - f a st n e tw o rk s:  A   b rie f   su rv e y , "   IEE Ne two rk ,   v o l.   3 3 ,   n o .   4 ,   p p .   8 9 - 9 5 ,   2 0 1 9 .   [1 2 ]   P .   Ya n g ,   Y.  X iao ,   M .   X iao ,   a n d   S .   L i,   " 6 G   w irele ss   c o m m u n ica ti o n s:  Visio n   a n d   p o te n ti a tec h n i q u e s,"   IEE E   Ne two rk ,   v o l.   3 3 ,   n o .   4 ,   p p .   7 0 - 7 5 ,   2 0 1 9 .   [1 3 ]   S .   M u m taz ,   J.  M .   Jo rn e t,   J.  A u li n ,   W .   H.  Ge rsta c k e r,   X .   Do n g ,   a n d   B.   A i,   " T e r a h e rtz  c o m m u n ica ti o n   f o v e h icu lar  n e tw o rk s,"   IEE T ra n sa c ti o n o n   Veh icu l a r T e c h n o l o g y ,   v o l .   6 6 ,   n o .   7 ,   p p .   5 6 1 7 - 5 6 2 5 ,   2 0 1 7 .   [1 4 ]   K.  Na ll a p p a n ,   H.  G u e rb o u k h a ,   C.   Ne rg u izia n ,   a n d   M .   S k o r o b o g a ti y ,   " Un c o m p re ss e d   HD   a n d   Ultra - HD   v id e o   stre a m in g   u sin g   tera h e rtz  w ir e les c o m m u n ica ti o n s,"   2 0 1 8   1 1 t h   Glo b a S y mp o si u o n   M il li me ter   W a v e (GS M M ) Bo u l d e r,   CO,  USA ,   2 0 1 8 ,   p p .   1 - 3.   [1 5 ]   A .   H a lee m ,   R.   V a ish y a ,   M .   Ja v a id ,   a n d   I.   H.  K h a n ,   " A rti f i c ial  In telli g e n c e   ( A I)  a p p li c a ti o n in   o r th o p a e d ics A n   in n o v a ti v e   tec h n o lo g y   to   e m b ra c e , "   J o u rn a o f   Cli n ica Or t h o p a e d i c &   T ra u ma v o l.   1 1 ,   n o .   1 ,   p p .   S 8 0 - S 8 1 ,   2 0 2 0 .   [1 6 ]   A .   S .   Ca c c iap u o ti ,   K.  S a n k h e ,   M .   Ca leff i,   a n d   K.  R.   Ch o w d h u ry ,   " Be y o n d   5 G T Hz - b a se d   m e d iu m   a c c e s p ro to c o l   f o m o b il e   h e tero g e n e o u s n e tw o r k s,"   IEE Co mm u n ic a ti o n s M a g a zin e ,   v o l.   5 6 ,   n o .   6 ,   p p .   1 1 0 - 1 1 5 ,   2 0 1 8 .   [1 7 ]   M .   Ro d w e ll ,   Y.  F a n g ,   J.  R o d e ,   J .   W u ,   B.   M a rk m a n ,   S .   Š .   Bru n e ll i   e a l . ,   " 1 0 0 - 3 4 0 g h z   sy ste m s:  T ra n sisto rs  a n d   a p p li c a ti o n s,"   2 0 1 8   IEE In ter n a ti o n a El e c tro n   De v ice M e e ti n g   ( IEDM ) ,   S a n   F ra n c isc o ,   CA ,   US A ,   2 0 1 8 ,     p p .   1 4 . 3 . 1 - 1 4 . 3 . 4 .   [1 8 ]   J.  F .   Ha rv e y ,   M .   B.   S tee r,   a n d   T .   S .   Ra p p a p o rt,   " Ex p l o it i n g   h ig h   m il li m e ter  w a v e   b a n d f o m il it a r y   c o m m u n ica ti o n s,  a p p li c a ti o n s ,   a n d   d e sig n , "   IEE E   Acc e ss ,   v o l .   7 ,   p p .   5 2 3 5 0 - 5 2 3 5 9 ,   2 0 1 9 .   [1 9 ]   S .   S a x e n a ,   D.  S .   M a n u r,   N.  M a n so o r ,   a n d   A .   G a n g u l y ,   " S c a lab le  a n d   e n e rg y   e ff icie n w irele ss   in ter  c h ip   in terc o n n e c ti o n   f a b rics   u sin g   T Hz - b a n d   a n ten n a s,"   J o u rn a o Pa ra ll e a n d   Distrib u te d   Co mp u ti n g v o l.   1 3 9 ,     p p .   1 4 8 - 1 6 0 ,   2 0 2 0 .   [2 0 ]   H.  G u e rb o u k h a ,   K.  Na ll a p p a n ,   Y.  Ca o ,   a n d   M .   S k o ro b o g a ti y ,   " L o w - lo ss   p lan a c o m p o n e n ts  f o T H z   w irele ss   c o m m u n ica ti o n s,"   2 0 1 9   I EE R a d io   a n d   W ire les s S y mp o si u m ( RW S ),   Orla n d o ,   F L ,   USA ,   2 0 1 9 ,   p p .   1 - 4.   [2 1 ]   D.  M .   M it tl e m a n ,   " Twe n t y   y e a r s o f   tera h e rtz i m a g in g , "   Op ti c s e x p re ss ,   v o l.   2 6 ,   n o .   8 ,   p p .   9 4 1 7 - 9 4 3 1 ,   2 0 1 8 .   [2 2 ]   S .   A b a d a l,   C.   Ha n ,   a n d   J.  M .   Jo rn e t ,   " W a v e   P r o p a g a t i o n   a n d   C h a n n e l   M o d e l i n g   i n   C h i p - S c a l e   W i r e l e s s   C o m m u n i c a t i o n s :   A   S u r v e y   F r o m   M i l l i m e t e r - W a v e   t o   T e r a h e r t z   a n d   O p t i c s , "   I E E E   A c c e s s ,   v o l .   8 ,   p p .   2 7 8 - 2 9 3 ,   2 0 2 0 .   [2 3 ]   M .   Be n n is,  M .   De b b a h ,   a n d   H.  V .   P o o r ,   " Ultrare li a b le  a n d   lo w - late n c y   w irele ss   c o m m u n ica ti o n :   T a il ,   risk ,   a n d   sc a le,"   Pro c e e d in g s o t h e   IEE E ,   v o l.   1 0 6 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 8 3 4 - 1 8 5 3 ,   2 0 1 8 .   [2 4 ]   T .   S .   Ra p p a p o rt,   Y.  X in g ,   G .   R.   M a c Ca rtn e y ,   A .   F .   M o li sc h ,   E.   M e ll io s,  a n d   J.  Zh a n g ,   " Ov e r v ie o m il li m e ter  w a v e   c o m m u n ica ti o n f o f i f th - ge n e ra ti o n   (5 G w irele ss   n e t w o r k s - W it h   a   f o c u o n   p ro p a g a ti o n   m o d e ls,"   IEE T ra n sa c ti o n o n   An ten n a s a n d   Pr o p a g a ti o n ,   v o l .   6 5 ,   n o .   1 2 ,   p p .   6 2 1 3 - 6 2 3 0 ,   2 0 1 7 .   [2 5 ]   J.  N.  M u rd o c k   a n d   T .   S .   Ra p p a p o rt,   " Co n su m p ti o n   f a c to a n d   p o w e r - e ff icie n c y   f a c to r:  A   th e o ry   fo e v a lu a ti n g   t h e   e n e rg y   e ff icie n c y   o c a s c a d e d   c o m m u n ica ti o n   sy ste m s, "   IEE J o u rn a o n   S e lec ted   Are a in   Co mm u n ica ti o n s   v o l.   3 2 ,   n o .   2 ,   p p .   2 2 1 - 2 3 6 ,   2 0 1 3 .   [2 6 ]   S .   Z h a n g ,   Q.  W u ,   S .   Xu ,   a n d   G .   Y.  L i,   " F u n d a m e n tal  g re e n   trad e o f fs:  P r o g re ss e s,  c h a ll e n g e s,  a n d   im p a c ts  o n   5 G   n e tw o rk s,"   IEE Co mm u n ica t io n s S u rv e y &   T u to ria ls ,   v o l .   1 9 ,   n o .   1 ,   p p .   3 3 - 5 6 ,   2 0 1 6 .   [2 7 ]   A. - A .   A .   Bo u lo g e o rg o s,  A .   A lex io u ,   T .   M e rk le,  C.   S c h u b e rt ,   R.   El sc h n e r,   A .   Ka tsio ti s   e a l. ,   " T e ra h e rtz   tec h n o l o g ies   to   d e li v e o p ti c a n e tw o rk   q u a li ty   o f   e x p e rien c e   in   w irele s s y st e m b e y o n d   5 G , "   IEE E   Co mm u n ica ti o n s M a g a zin e ,   v o l.   5 6 ,   n o .   6 ,   p p .   1 4 4 - 1 5 1 ,   2 0 1 8 .   [2 8 ]   T .   Na g a tsu m a ,   " A d v a n c e in   Tera h e rtz  Co m m u n ica ti o n A c c e l e ra ted   b y   P h o t o n ics   T e c h n o l o g i e s,"   2 0 1 9   2 4 t h   Op to El e c tro n ics   a n d   C o mm u n ica ti o n Co n fer e n c e   ( OECC)  a n d   2 0 1 9   I n ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   Ph o t o n ics   i n   S wit c h i n g   a n d   C o mp u ti n g   ( PS C),   F u k u o k a ,   Ja p a n ,   2 0 1 9 ,   p p .   1 - 3.   [2 9 ]   J.  N.  M u rd o c k   a n d   T .   S .   Ra p p a p o rt,   " Co n su m p ti o n   f a c to r:  A   f ig u re   o f   m e rit   f o p o w e r   c o n su m p ti o n   a n d   e n e rg y   e ff ici e n c y   in   b ro a d b a n d   w irele ss   c o m m u n ica ti o n s,"   2 0 1 1   IEE G L OBECOM   W o rk sh o p ( GC   W k s h p s),   Ho u sto n ,   T X ,   USA ,   2 0 1 1 ,   p p .   1 3 9 3 - 1 3 9 8 .   [3 0 ]   I.   F .   A k y il d iz,  J.  M .   Jo rn e t,   a n d   C.   Ha n ,   " Tera h e rtz  b a n d Ne x f ro n ti e f o w irele s c o m m u n ica ti o n s,"   Ph y sic a l   Co mm u n ica ti o n ,   v o l .   1 2 ,   p p .   1 6 - 3 2 ,   2 0 1 4 .   [3 1 ]   O.  D.  O y e lek e ,   S .   T h o m a s,  O.  Id o w u - Bis m a rk ,   P .   Nz e re m ,   a n d   I.   M u h a m m a d ,   " A b so rp ti o n ,   Dif f ra c ti o n   a n d   F re e   S p a c e   P a t h   L o ss e M o d e li n g   f o th e   T e ra h e rtz  Ba n d , "   In ter n a ti o n a J o u rn a o E n g i n e e r in g   a n d   M a n u f a c tu ri n g v o l.   1 0 ,   n o .   1 ,   p p .   5 4 - 65 ,   2 0 2 0 .   [3 2 ]   S .   A .   A sh ra f ,   F .   L in d q v ist,   R.   B a ld e m a ir  a n d   B.   L in d o f f ,   " Co n tro C h a n n e l   De sig n   T ra d e - Offs   f o Ultra - Re li a b le   a n d   L o w - Late n c y   Co m m u n ica ti o n   S y ste m , "   2 0 1 5   IE EE   Glo b e c o m   W o rk sh o p ( GC  W k sh p s),   S a n   Di e g o ,   CA ,   USA ,   2 0 1 5 ,   p p .   1 - 6.   [3 3 ]   A. - A .   A .   Bo u lo g e o rg o a n d   A .   A le x io u ,   " Err o a n a ly sis  o f   m ix e d   T Hz - RF   w irele ss   s y ste m s, "   IEE Co mm u n ica ti o n s L e tt e rs ,   v o l.   2 4 ,   n o .   2 ,   p p .   2 7 7 - 2 8 1 ,   2 0 1 9 .   [3 4 ]   S .   Jia ,   X .   P a n g ,   O.  Oz o li n s,  X .   Yu ,   H.  Hu ,   J.  Y u   e a l. ,   " 0 . 4   T Hz   p h o t o n ic - w irele ss   li n k   w it h   1 0 6   G b /s  sin g le  c h a n n e b it ra te,"   J o u rn a o L ig h t wa v e   T e c h n o l o g y ,   v o l.   3 6 ,   n o .   2 ,   p p .   6 1 0 - 6 1 6 ,   2 0 1 8 .   [3 5 ]   S .   Jia ,   X .   Yu ,   H.  Hu ,   J.  Yu ,   P .   Gu a n ,   F .   Da   Ro s   e a l. ,   " T H z   p h o t o n ic  w irele ss   li n k w it h   1 6 - QA M   m o d u latio n   i n   th e   3 7 5 - 4 5 0   G Hz   b a n d , "   Op ti c s e x p re ss ,   v o l.   2 4 ,   n o .   2 1 ,   p p .   2 3 7 7 7 - 2 3 7 8 3 ,   2 0 1 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       P o ten tia l k ey   ch a llen g es fo r   tera h ertz   co mmu n ica tio n   s ystems   ( A h ma d   A .   A .   S o lyma n )   3409   [3 6 ]   K.  L iu ,   S .   Jia ,   S .   W a n g ,   X.  P a n g ,   W .   L i,   S .   Zh e n g   e a l. ,   " 1 0 0   G b it / T Hz   p h o to n ic  w irele ss   tran s m is sio n   i n   th e   3 5 0   G H z   b a n d   w it h   e x ten d e d   re a c h , "   IEE Ph o t o n ics   T e c h n o l o g y   L e tt e rs ,   v o l.   3 0 ,   n o .   1 1 ,   p p .   1 0 6 4 - 1 0 6 7 ,   2 0 1 8 .   [3 7 ]   E.   L a ll a s,  " Ke y   Ro les   o P las m o n ics   in   W irele ss   T Hz   Na n o c o m m u n ica ti o n s - A   S u rv e y , "   Ap p li e d   S c ien c e s,   v o l.   9 ,   n o .   2 4 ,   2 0 1 9 A rt  n o .   5 4 8 8 .   [3 8 ]   A. - A .   A .   Bo u lo g e o rg o a n d   A .   A le x io u ,   " P e rf o rm a n c e   e v a lu a ti o n   o f   th e   in it ial  a c c e ss   p ro c e d u re   in   w irel e ss   THz   s y ste m s,"   2 0 1 9   1 6 th   In ter n a ti o n a S y mp o siu o n   W ire les Co mm u n ica ti o n   S y ste ms   ( IS W CS ),   Ou lu ,   F in lan d ,   2 0 1 9 ,   p p .   4 2 2 - 4 2 6 .   [3 9 ]   X .   Yu ,   S .   Jia ,   H.  Hu ,   P .   G u a n ,   M .   G a li li ,   T .   M o rio k a   e a l. ,   " THz   p h o to n ics - w irele ss   tran s m issi o n   o f   1 6 0   G b it /s   b it ra te,"   2 0 1 6   2 1 st  Op t o El e c tro n i c a n d   Co mm u n ica ti o n Co n fer e n c e   ( OECC)  h e ld   jo in tl y   wit h   2 0 1 6   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   Ph o t o n ics   i n   S w it c h in g   ( PS ),   Niig a ta,  Ja p a n ,   2 0 1 6 ,   p p .   1 - 3.   [4 0 ]   S .   Ko e n ig ,   D.  L o p e z - Dia z ,   J.  A n tes ,   F .   B o e s,   R.   He n n e b e rg e r,   A .   Leu th e r   e a l. ,   " W irele ss   su b - T H z   c o m m u n ica ti o n   s y ste m   w it h   h ig h   d a ta rate , "   Na t u re   p h o t o n ics ,   v o l.   7 ,   p p .   9 7 7 - 9 8 1 ,   2 0 1 3 .   [4 1 ]   A. - A .   A .   Bo u l o g e o rg o s,  E.   N.   P a p a so ti ri o u ,   a n d   A .   A le x io u ,   " A n a ly ti c a p e rf o r m a n c e   a ss e ss m e n o f   THz   w irele ss   s y ste m s,"   IEE Acc e ss ,   v o l.   7 ,   p p .   1 1 4 3 6 - 1 1 4 5 3 ,   2 0 1 9 .   [4 2 ]   S .   U.  Hw u ,   K.  B.   d e S il v a ,   a n d   C.   T .   Jih ,   " T e ra h e rtz   (T H z w ire les s y ste m s   f o sp a c e   a p p li c a ti o n s,"   2 0 1 3   IEE E   S e n so rs   A p p li c a ti o n s S y mp o siu m   Pro c e e d in g s ,   G a lv e sto n ,   T X ,   U S A ,   2 0 1 3 ,   p p .   1 7 1 - 1 7 5 .   [4 3 ]   N.  Kh a li d ,   N.  A .   A b b a si,  a n d   O .   B.   A k a n ,   " 3 0 0   G Hz   b ro a d b a n d   tran sc e iv e d e sig n   f o lo w - T H z   b a n d   w irele ss   c o m m u n ica ti o n in   i n d o o in ter n e o f   th in g s,"   2 0 1 7   IE EE   In ter n a t io n a Co n fer e n c e   o n   In ter n e o T h in g ( iT h in g s)   a n d   IEE Gr e e n   Co m p u ti n g   a n d   Co mm u n ic a ti o n ( Gr e e n Co m)  a n d   IEE Cy b e r ,   P h y sic a a n d   S o c ial  Co m p u ti n g   (CP S Co m a n d   IEE E   S m a rt  Da ta  (S m a rtD a ta),  Ex e ter,  UK ,   2 0 1 7 ,   p p .   7 7 0 - 7 7 5 .   [4 4 ]   A. - A .   A .   Bo u lo g e o rg o s,  E.   N.  P a p a so ti rio u ,   J.  Ko k k o n iem i,   J.  Leh to m a e k i,   A .   A le x io u ,   a n d   M .   Ju n tt i,   " P e rf o rm a n c e   e v a lu a t io n   o f   T H z   w ir e les s y ste m o p e ra ti n g   in   2 7 5 - 4 0 0   G Hz   b a n d , "   2 0 1 8   IEE 8 7 t h   Veh icu l a r   T e c h n o l o g y   C o n fer e n c e   ( VT S p rin g ) ,   P o r to ,   P o r tu g a l,   2 0 1 8 ,   p p .   1 - 5.   [4 5 ]   H.  S h a m a n d   A .   S e e d s,  " P h o t o n i c s,  f ib e a n d   T Hz   w irele ss   c o m m u n ica ti o n , "   Op ti c a n d   P h o t o n ics   Ne ws ,   v o l.   2 8 ,   n o .   3 ,   p p .   2 4 - 3 1 ,   2 0 1 7 .   [4 6 ]   S .   Um m e th a la,  T .   H a rter,  K.  Ko e h n le,  Z.   L i,   S .   M u e h lb ra n d t ,   Y.  Ku tu v a n tav id a   e a l. ,   " T Hz - to - o p ti c a c o n v e rsio n   in   w irele ss   c o m m u n ica ti o n u s in g   a n   u lt ra - b ro a d b a n d   p las m o n ic  m o d u lato r, "   Na tu re   Ph o t o n ics ,   v o l.   1 3 ,     p p .   5 1 9 - 524 ,   2 0 1 9 .   [4 7 ]   S .   Jia ,   L .   Zh a n g ,   S .   W a n g ,   W .   L i,   M .   Qia o ,   Z.   L u   e a l. ,   " 2 × 3 0 0   G b it /s  L in e   Ra te  P S - 6 4 QA M - OFDM   T Hz   P h o t o n ic - W irele ss   T ra n s m issio n , "   J o u rn a l   o L ig h tw a v e   T e c h n o lo g y ,   v o l.   3 8 ,   n o .   1 7 ,   p p .   4 7 1 5 - 4 7 2 1 ,   2 0 2 0 .   [4 8 ]   A .   S h a r m a   a n d   G .   S in g h ,   " Re c tan g u lar  m icro sti rp   p a tch   a n ten n a   d e sig n   a THz   f re q u e n c y   f o r   sh o rt  d istan c e   w irele ss   c o m m u n ica ti o n   sy ste m s, "   J o u rn a l   o f   In fr a re d ,   M il l ime ter ,   a n d   T e ra h e rtz  W a v e s ,   v o l.   3 0 ,   n o .   1 ,   p p .   1 - 7 ,   2 0 0 9 .   [4 9 ]   T .   W u ,   T .   S .   Ra p p a p o rt,   a n d   C.   M .   Co l li n s,   " S a f e   f o g e n e ra ti o n to   c o m e Co n s i d e ra ti o n o f   sa f e t y   f o m il li m e ter  w a v e s in   w ir e les s c o m m u n ica ti o n s,"   IEE M icr o wa v e   M a g a zi n e ,   v o l.   1 6 ,   n o .   2 ,   p p .   6 5 - 8 4 ,   2 0 1 5 .   [5 0 ]   C.   Ch o ,   M .   M a lo y ,   S .   M .   De v l in ,   O.  A ra s,  H .   Ca stro - M a las p in a ,   L .   T .   Da u e r   e a l. ,   " Ch a ra c te rizin g   io n izi n g   ra d iatio n   e x p o su re   a f ter  T - c e ll   d e p lete d   a ll o g e n e ic  h e m a to p o iet ic  c e ll   tran sp lan tatio n , "   Bi o l o g y   o Bl o o d   a n d   M a rr o T ra n s p la n t a ti o n ,   v o l.   2 4 ,   n o .   3 ,   p p .   S 2 5 2 - S 2 5 3 ,   2 0 1 8 .   [5 1 ]   T .   W u ,   T .   S .   Ra p p a p o rt,   a n d   C.   M .   C o ll i n s,  " T h e   h u m a n   b o d y   a n d   m il li m e ter - wa v e   w irel e ss   c o m m u n ica ti o n   s y ste m s:  In tera c ti o n a n d   im p li c a ti o n s,"   2 0 1 5   I EE I n ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   Co mm u n ica ti o n ( ICC),   L o n d o n ,   UK ,   2 0 1 5 ,   p p .   2 4 2 3 - 2 4 2 9 .   [5 2 ]   L .   Ch iara v ig li o ,   A .   S .   Ca c c iap u o ti ,   G .   Di  M a rti n o ,   M .   F i o re ,   M .   M o n tes a n o ,   D.  T ru c c h i   e a l . ,   " P lan n i n g   5 G   n e tw o rk s u n d e EM F   c o n stra i n ts:  S tate   o f   th e   a rt  a n d   v isio n , "   IEE Acc e ss ,   v o l.   6 ,   p p .   5 1 0 2 1 - 5 1 0 3 7 ,   2 0 1 8 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS        Ahm a d   A.  A.  S o ly m a n   re c e iv e d   th e   d e g re e   f ro m   th e   Un iv e rsit y   o f   S trath c ly d e ,   U.K.,   in   2 0 1 3 .   His  P h . D.   re se a rc h e in c lu d e   i n   m u lt i m e d ia  se rv ic e o v e w irele s n e tw o rk u sin g   OFDM .   He   is   c u rre n tl y   a n   A s sista n P r o f e ss o w it h   th e   De p a rtm e n o f   El e c tri c a a n d   E lec tro n ics   E n g in e e rin g ,   Ista n b u G e li sim   Un iv e rsit y ,   T u rk e y .   His  r e se a r c h   in tere sts  c o n tain   w irele ss   c o m m u n ica ti o n   n e tw o rk s a n d   M IM O co m m u n ica ti o n   sy ste m s.                 Is m a il   A.  El h a ty   re c e iv e d   th e   B. S c ,   M . S c . ,   a n d   P h . D.  d e g re e in   Ch e m istr y   f ro m   th e   Un it e d   A ra b   E m irate Un iv e rsit y ,   U A E,   in   1 9 9 3 ,   2 0 0 7 ,   a n d   2 0 1 5   re sp e c t iv e l y .   He   w o rk e d   a th e   sa m e   u n iv e rsity   (D e p a rt m e n o f   Ch e m i str y in   2 0 1 5   th e n   j o in e d   Ista n b u Ge li si m   Un iv e rsit y ,   T u rk e y ,   in   2 0 1 9   a A ss i sta n P r o f e ss o a th e   De p a rtm e n o f   Nu tri ti o n   a n d   Die te ti c s.  His  c u rre n re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   o rg a n ic  s y n th e sis,  DN A - d ru g   in tera c ti o n ,   c h e m o se n so rs  a n d   e n v iro n m e n tal  p o ll u ti o n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.