Связь в терагерцовом диапазоне

Связь в терагерцовом диапазоне является лишь одним из технологических компонентов 6G наряду с концепция интегрированных измерений и связи (ISAC) , искусственный интеллект и машинное обучение , а также реконфигурируемые интеллектуальные поверхности (RIS) . Несмотря на то, что субтерагерцовые частоты не входят в состав изначальной спецификации 6G, многие эксперты считают их кандидатами для будущих выпусков 6G и специализированных сценариев использования, таких как каналы связи «точка-точка» с очень высокой пропускной способностью, где эти частоты способны обеспечивать максимальную пропускную способность и очень малое время задержки. Связь в терагерцовом диапазоне также открывает возможности для увлекательных новых приложений (например, голографическая связь).

Исследования связи в терагерцовом диапазоне

Компания Rohde & Schwarz поддерживает исследовательские проекты в организациях по стандартизации 6G, вузах и научно-исследовательских институтах в Европе, Азии и США. Выступая в качестве активного партнера в проекте 6G-TERAKOM, мы исследуем разработки беспроводной системы со встроенными антеннами, которая работает в терагерцовом диапазоне.

Мы также принимали участие в проекте 6G-ADLANTIK, который был посвящен разработке технологий и компонентов для терагерцовых частот на основе фотонно-электронной интеграции. Такие компоненты можно использовать для быстрой передачи данных и инновационных методик измерений.

Интеграция фотонных ВЧ-технологий постепенно выходит на первый план как ключевой элемент развития далеко за рамками исследований 6G: компактные фотонно-электронные компоненты позволяют реализовать работу в микроволновом, миллиметровом и терагерцовом диапазонах в пределах одной платформы. Они также позволяют генерировать и анализировать сигналы с очень широкими полосами пропускания.

Полоса пропускания продолжает расширяться не только для компонентов и интерфейсов беспроводной связи, но и для сверхширокополосных соединений в наращиваемых по мощности центры хранения и обработки данных для приложений искусственного интеллекта . Измерительные технологии также требуют соответствующего масштабирования. Разработанные в проекте 6G-ADLANTIK фотонные концепции, такие как фотонное генерирование терагерцовых сигналов с очень низким фазовым шумом, закладывают фундамент для определения характеристик подобных сверхширокополосных компонентов и соединений. Параллельно с этим ведется интенсивная работа по стандартизации связи в терагерцовом диапазоне. Например, группа разработки отраслевых спецификаций для терагерцового диапазона (ISG THz) при Европейском институте по стандартизации в области телекоммуникаций и исследовательские группы в секторе МСЭ-R занимаются подготовкой основы для терагерцовой связи в будущих выпусках 6G.

Задачи, связанные с испытаниями терагерцовых технологий для 6G

Терагерцовый диапазон ставит новые задачи перед разработчиками полупроводниковых компонентов и требует проведения дополнительного зондирования каналов в целях разработки новых моделей каналов для еще более высоких частот.

Для терагерцового диапазона требуются новые полупроводниковые компоненты. Данные компоненты должны обеспечивать высокую выходную мощность на очень высоких частотах. Это требование к увеличению полосы пропускания представляет собой существенный барьер для полупроводниковой отрасли, поскольку такие компоненты, как усилители мощности (например, монолитные интегральные схемы СВЧ-диапазона), оказывают значительное влияние на работу всей системы, включая выходную мощность, эффективность, полосу пропускания и т. д.

Разработка связи в субтерагерцовом диапазоне (как планируется для 6G) возможна только на базе глубокого понимания параметров распространения электромагнитных волн. В связи с этим необходимы дальнейшие исследования измерений распространения в канале на частотах выше 100 ГГц, т. к. этот диапазон по-прежнему недостаточно изучен. Значительное влияние на распространение сигналов в субтерагерцовом диапазоне оказывают люди, транспортные средства и условия окружающей среды (например, дождь). Имеющиеся модели каналов 5G подлежат проверке и точной настройке, т. к. они должны правильно отображать влияния окружающей среды. Разработка инновационных и прецизионных измерительные приборы для терагерцового диапазона играет ключевую роль в исследованиях 6G.

Испытательные решения для связи в терагерцовом диапазоне

Компания Rohde & Schwarz уже сегодня учитывает требования к связи 6G в терагерцовом диапазоне в своих инновационных контрольно-измерительных решениях для генерирования и анализа сигналов. В настоящее время большинство исследовательских проектов сконцентрировано на диапазоне D, который является одним из наиболее широко изучаемых кандидатов для развития 6G в долгосрочной перспективе.

Наше простое высокоэффективное решение для испытаний в диапазоне D состоит из следующих элементов:

• Входные каскады FE110: повышающие и понижающие преобразователи в диапазоне W
• Входные каскады FE170: повышающие и понижающие преобразователи в диапазоне D
• Преобразователи частоты FC330: повышающие и понижающие преобразователи частоты в диапазоне H
• Широкополосный векторный генератор сигналов с промежуточной частотой R&S®SFI100A
• Векторный генератор сигналов R&S®SMW200A
• Анализатор спектра и сигналов R&S®FSW