The emerging technology Terahertz Band (0.3 - 10 THz) communication is envisioned to accommodate high speed wireless communication. Large bandwidth makes it a good candidate for 5G mobile networks as it can alleviate the problem for spectrum congestion. In this thesis, we propose the first ever physical layer design of communication in THz Band not only for single-input single-output (SISO) based networks but also multiple-input multiple-output (MIMO). We first introduce the testbed system and present its use for carrying fundamental experiments in THz Band. Path loss and phase delay measurements from 260 GHz to 400 GHz for different distances, angles of arrival and objects acting as reflectors are then discussed. We have shown links reaching speeds of terabits per second that confirms THz Band as an excellent candidate for 5G wireless networks. Furthermore, we statistically analyze the THz Band channel and determine the exponent of a path loss exponent model with log-normal shadowing. Channel coherence bandwidth is also determined using the power delay profile information. We also analyze different modulation schemes based on there energy consumption, data speed and bit-error rate. The analysis helps us determine the most energy-efficient modulation scheme for THz Band, which is very important as energy-consumption is a challenging problem for high speed wireless data transmission. Moreover, we propose a THz Band transceiver design that can be used for network demonstration and can be extended for protocol testing. Furthermore, we present the first ever experimental results of a THz Band line-of-sight (LOS) $ 2 /times 2 $ MIMO channel using the principles of diffraction limited optics. Finally, we look at a some networking scenarios in full-dimension multiple-input multiple-output (FD-MIMO) based THz Band indoor wireless networks to determine the number of nodes that can be connected to a base station as a function of the antenna characteristics.

Gelişmekte olan teknoloji Terahertz Band (0,3 - 10 THz) iletişiminin yüksek hızlı kablosuz iletişimi kapsaması öngörülüyor. Geniş bant genişliği, spektrum tıkanıklığı sorununu hafifletebildiği için 5G mobil ağlar için iyi bir aday yapar. Bu tezde, sadece tek girişli tek çıkışlı (SISO) tabanlı ağlar için değil, aynı zamanda çoklu girişli çoklu çıkış (MIMO) için THz Bandı'ndaki iletişimin ilk fiziki katmanı tasarımı öneriyoruz. Önce deney düzeneğini tanıtmak ve THz Bantında temel deneyleri gerçekleştirmek için kullanımını sunmaktayız. Farklı uzaklıklar, varış açıları ve reflektörler olarak etki eden nesneler için 260 GHz ila 400 GHz arasındaki yol kaybı ve faz gecikmesi ölçümleri anlatılmaktadır. THz Bant'ı 5G kablosuz ağlar için mükemmel bir aday olarak onaylayan saniyede terabit/saniye'lere ulaşan bağlantılar gösterdik. Ayrıca, istatistiksel olarak THz Bant kanalını analiz edip, log-normal gölgelendirme ile bir yol kaybı üstel modelinin üssünü belirledik. Kanal tutarlılık bant genişliği de güç gecikme profili bilgisi kullanılarak belirlenir. Ayrıca, enerji tüketimi, veri hızı ve bit-hata oranı temelinde farklı modülasyon şemalarını analiz ederiz. Analiz, enerji tüketimi yüksek hızlı kablosuz veri iletimi için zor bir sorundur. Dahası, şebeke tanıtımı için kullanılabilen ve protokol testi için genişletilebilen bir THz Bant alıcı-verici tasarımı öneriyoruz. Ayrıca, difraksiyon sınırlı optik prensiplerini kullanarak THz Bant görme hattı (LOS) $ 2 /times 2 $ MIMO kanalının ilk deneysel sonuçlarını sunmaktayız. Son olarak, antenin bir fonksiyonu olarak bir baz istasyonuna bağlanabilecek düğüm sayısını belirlemek için tam boyutlu çoklu girişli çoklu çıkışlı (FD-MIMO) tabanlı THz Bandı kapalı kablosuz ağlarda bazı ağ senaryolarına bakıyoruz özellikleri.