数据传输速度远超5G，基于光子学的无线链路实现每秒1太比

shuszhao · 发表于 2024-2-3 10:47:52

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无线通信是现代生活的重要组成部分。世界各地的研究人员目前正在研究通信网络的下一代演进，称为“超越 5G”或 6G 网络。
为了实现增强现实或手术机器人远程控制等应用所需的近乎即时通信，无线通道需要超高数据速度。
在《IEICE Electronics Express》上发表的一项研究中，大阪大学和 IMRA AMERICA 的研究人员找到了一种通过激光降低系统噪声来提高数据速度的方法。

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为了打包大量数据并保持快速响应，6G 发射器和接收器将使用从 100 GHz 延伸到 300 GHz 的亚太赫兹频段。一种称为“多级信号调制”的复杂方法用于进一步提高这些无线链路的数据传输速率。
然而，当在这些极高频的顶端工作时，多级信号调制对噪声变得高度敏感。
为了正常工作，它依赖于精确的参考信号，当这些信号开始在时间上向前和向后移动（这种现象称为“相位噪声”）时，多级信号调制的性能就会下降。
该研究的主要作者 Keisuke Maekawa 表示：“到目前为止，这个问题限制了 300 GHz 通信。然而，我们发现在高频下，基于光子器件的信号发生器的相位噪声比传统的电信号发生器要少得多。”

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使用基于光子学的信号发生器 (64QAM) 的发射机中光电二极管的误码率与光电流。图片来源：大阪大学

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基于超低噪声光子学的亚太赫兹无线通信系统。图片来源：大阪大学

该团队使用受激布里渊散射激光，利用声波和光波之间的相互作用来产生精确的信号。然后，他们建立了一个 300 GHz 频段无线通信系统，在发射器和接收器中均采用基于激光的信号发生器。该系统还使用在线数字信号处理（DSP）来解调接收器中的信号并提高数据速率。
“我们的团队实现了每秒 240 吉比特的单通道传输速率，”该项目的 PI Tadao Nagatsuma 说道。 “这是迄今为止世界上使用在线DSP获得的最高传输速率。”
随着 5G 在全球范围内的普及，研究人员正在努力开发 6G 所需的技术，这项研究的结果是迈向 300GHz 频段无线通信的重要一步。研究人员预计，通过多路复用技术（可以使用多个通道）和更灵敏的接收器，数据速率可以提高到每秒 1 太比特，从而开启近乎瞬时的全球通信的新时代。