第六代蜂窩網絡技術，5G還未普及，6G更是強中強！

2020-10-18 博科園

未來無線數據網絡必須達到更高傳輸速率和更短的延遲，同時提供越來越多的終端設備。為此目的，需要由許多小型無線電單元組成的網絡結構。要連接這些將需要高性能的傳輸線在高頻高達太赫茲範圍。此外，如果可能，必須確保與玻璃纖維網絡的無縫連接。卡爾斯魯厄理工學院(KIT)研究人員使用超高速電光調製器將太赫茲數據信號轉換成光學信號，其研究發表在《自然光子學》上。雖然新的5G蜂窩網絡技術仍在測試中，但研究人員已經在研究下一代無線數據傳輸技術。

隨著人工智慧的集成，「6G」將達到更高的傳輸速率、更短延遲和更高的設備密度。在邁向第六代蜂窩網絡的道路上，對單個組件及其相互作用都有許多挑戰需要克服。未來無線網絡將由許多小型無線電單元組成，以快速有效地傳輸大量數據。這些單元將由傳輸線連接，每條傳輸線每秒可以處理數十甚至數百千兆比特的數據。所需頻率在太赫茲範圍內，即電磁頻譜中微波和紅外輻射之間。此外，無線傳輸路徑必須無縫連接到玻璃纖維網絡。這樣，兩種技術的優勢，即高容量和可靠性，以及機動性和靈活性，將被結合起來。

基特光子學和量子電子研究所(IPQ)、微結構技術(IMT)、射頻工程與電子研究所(IHE)和弗勞恩霍夫應用固體物理研究所(IAF)的科學家們現在開發了一種很有前途的方法，來轉換太赫茲和光域之間的數據流。研究使用超高速電光調製器將太赫茲數據信號直接轉換成光學信號，並將接收天線直接與玻璃纖維耦合。在實驗中，科學家們選擇了一個約0.29 THz的載波頻率，達到了50 Gbit/s的傳輸速率。IPQ主管、IMT董事會成員克裡斯蒂安·庫斯教授表示：這種調製器基於等離子體納米結構，帶寬超過0.36 THz。

研究結果揭示了納米光子元件在超快速信號處理方面的巨大潛力。研究人員展示的這一概念將大大降低未來無線基站的技術複雜性，並使太赫茲連接具有極高的數據速率——每秒幾百吉比特是可行的。未來無線通信網絡將需要處理每條鏈路的數據速率為數十甚至數百Gbit s - 1，需要未分配的THz頻譜中的載波頻率。在這種情況下，將THz鏈路無縫地集成到現有光纖基礎設施中，對於補充無線網絡固有的可移植性和靈活性優勢。以及可靠且幾乎無限容量的光傳輸系統，具有非常重要的意義。

在技術層面，這需要新的設備和信號處理概念，以直接轉換數據流之間的THz和光域。新研究演示了一個THz鏈路，該鏈路使用無線接收器上的直接THz到光(T/O)轉換無縫集成到光纖網絡中。研究開發了一種超寬帶矽等離子體調製器，該調製器具有超過0.36 THz的3 dB帶寬，用於在0.2885 THz載波上通過16米長的無線鏈路傳輸50 Gbit s−1數據流的T/O轉換。無線發射機的光到thz (O/T)轉換依賴於單載波光電二極體中的光電化。

博科園｜研究/來自：卡爾斯魯厄理工學院

參考期刊《自然光子學》

DOI: 10.1038/s41566-019-0475-6

博科園｜科學、科技、科研、科普

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