6G技術(shù)再突破！在110米的距離實現(xiàn)115GB每秒的數(shù)據(jù)傳輸

未來第六代6G無線網(wǎng)絡(luò)，將由大量需要通過寬帶通信鏈路連接的小型無線小區(qū)組成。在此背景下，太赫茲（THz）頻率的無線傳輸，代表了一種特別吸引人和靈活的6G解決方案?？査刽敹蚶砉W(xué)院(KIT)的科學(xué)家，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種低成本太赫茲接收器的新概念，這種接收器由單個二極管和專用信號處理技術(shù)相結(jié)合組成。在概念驗證實驗中，研究團隊演示了在110米距離：

以115Gbit/s的數(shù)據(jù)速率和0.3THz的載波頻率進行傳輸，其研究成果發(fā)表在《自然·光子學(xué)》期刊上。5G之后將是6G：第六代移動通信將有更高的數(shù)據(jù)速率、更短的延遲和強勁增加的終端設(shè)備密度，同時在物聯(lián)網(wǎng)時代利用人工智能(AI)來控制設(shè)備或自動駕駛車輛。為了同時服務(wù)盡可能多的用戶并以最快的速度傳輸數(shù)據(jù)，未來的無線網(wǎng)絡(luò)將由大量小型無線蜂窩組成。

在這些無線蜂窩中，距離很短，因此可以以最小的能耗和低電磁入射來傳輸高數(shù)據(jù)速率。相關(guān)的基站將是微型的，可以很容易地安裝到建筑立面或路燈上。為了形成一個強大而靈活的網(wǎng)絡(luò)，這些基站需要通過高速無線鏈路連接起來，這些鏈路的數(shù)據(jù)速率可以達到每秒幾十甚至上百吉比特(Gbit/s)。這可以通過太赫茲載波來實現(xiàn)，它占據(jù)了微波和紅外光之間的頻率范圍。然而，太赫茲接收器仍然相當復(fù)雜和昂貴，并且通常是整個鏈路的帶寬瓶頸。

與美國夏洛茨維爾的弗吉尼亞二極管(VDI)合作，卡爾斯魯厄理工學(xué)院光子和量子電子研究所(IPQ)、微結(jié)構(gòu)技術(shù)研究所(IMT)和光束物理與技術(shù)研究所(IBPT)的研究人員，現(xiàn)在已經(jīng)展示了一種特別簡單、廉價的太赫茲信號接收器。到目前為止，這是超過100米的無線太赫茲（THz）通信顯示的最高數(shù)據(jù)速率。托拜厄斯·哈特博士(Dr.Tobias Harter)說：接收器的核心由一個整流太赫茲信號的二極管組成。

該二極管是一種所謂的肖特基勢壘二極管，它提供很大的帶寬，并用作包絡(luò)檢測器來恢復(fù)太赫茲信號的幅度。然而，數(shù)據(jù)的正確解碼還需要通常在整流過程中丟失的太赫茲波隨時間變化的相位。為了克服這一問題，研究人員將數(shù)字信號處理技術(shù)與一類特殊的數(shù)據(jù)信號相結(jié)合，通過所謂的Kramers-Kronig關(guān)系從幅度重構(gòu)相位。Kramers-Kronig關(guān)系描述了分析信號實部和虛部之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。

使用新的接收器概念，科學(xué)家們在110米的距離上實現(xiàn)了115Gbit/s的傳輸速率，載波頻率為0.3THz。這是迄今為止超過100米無線太赫茲傳輸?shù)淖罡邤?shù)據(jù)速率，新研究開發(fā)的太赫茲接收器因其技術(shù)簡單而脫穎而出，并適合成本效益高的批量生產(chǎn)。

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博科園｜研究/來自：卡爾斯魯厄技術(shù)學(xué)院

參考期刊《自然·光子學(xué)》

DOI: 10.1038/s41566-020-0675-0

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