未來第六代6G無線網絡，將由大量需要通過寬帶通信鏈路連接的小型無線小區組成。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。卡爾斯魯厄理工學院(KIT)的科學家，現在已經開發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相結合組成。在概念驗證實驗中，研究團隊演示了在110米距離：
以115Gbit/s的數據速率和0.3THz的載波頻率進行傳輸，其研究成果發表在《自然·光子學》期刊上。5G之後將是6G：第六代移動通信將有更高的數據速率、更短的延遲和強勁增加的終端設備密度，同時在物聯網時代利用人工智能(AI)來控制設備或自動駕駛車輛。為了同時服務儘可能多的用户並以最快的速度傳輸數據，未來的無線網絡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據速率。相關的基站將是微型的，可以很容易地安裝到建築立面或路燈上。為了形成一個強大而靈活的網絡，這些基站需要通過高速無線鏈路連接起來，這些鏈路的數據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，它佔據了微波和紅外光之間的頻率範圍。然而，太赫茲接收器仍然相當複雜和昂貴，並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，卡爾斯魯厄理工學院光子和量子電子研究所(IPQ)、微結構技術研究所(IMT)和光束物理與技術研究所(IBPT)的研究人員，現在已經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）通信顯示的最高數據速率。託拜厄斯·哈特博士(Dr.Tobias Harter)説：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，並用作包絡檢測器來恢復太赫茲信號的幅度。然而，數據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，研究人員將數字信號處理技術與一類特殊的數據信號相結合，通過所謂的Kramers-Kronig關係從幅度重構相位。Kramers-Kronig關係描述了分析信號實部和虛部之間的數學關係。
使用新的接收器概念，科學家們在110米的距離上實現了115Gbit/s的傳輸速率，載波頻率為0.3THz。這是迄今為止超過100米無線太赫茲傳輸的最高數據速率，新研究開發的太赫茲接收器因其技術簡單而脱穎而出，並適合成本效益高的批量生產。
博科園｜研究/來自：卡爾斯魯厄技術學院
參考期刊《自然·光子學》
DOI: 10.1038/s41566-020-0675-0
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