6G已在路上,它背后的太赫兹技术是怎样的存在

2019-01-23 08:24:49 来源:EEFOCUS
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5G还没实现商用,工信部便确认了即将着手研究6G的消息,这或许让人觉得猝不及防,但其实又在情理之中。为什么这么说?因为通信业必须具备前瞻性,早在2009年4G LTE首版标准完成时,各大设备厂商就开始研究起5G了,所以在5G R15标准完成的时候,6G的研究也要提上日程了。

 

如果说5G实现了更快更低时延及更高网络容量的网络,那么6G的目标将是实现世界全连接。我们知道5G将会使用毫米波进行通信,而6G有望使用太赫兹技术,这将大大提升6G网络的网络容量及网络速度。

 

太赫兹,大家可能很陌生,但是如果看了下面这张不同频率的分布图,相信大家对太赫兹就会有一定的了解。太赫兹,实际上是一个频率单位,1THz=1000GH,人们对太赫兹研究主要在0.1THz~10THz之间,该范围两侧的微波与红外线均已有了广泛的应用,故而这一频段有个外号叫做“太赫兹鸿沟”。值得一提的是,国际电联将0.3~3THz的频段定义为太赫兹辐射,较上面的范围要要小,目前的太赫兹应用均在该频段范围内。

 


了解完了太赫兹,这时候让与非网小编带大家来了解一下为什么太赫兹技术能让6G比5G更快更强。我们可以回想一下近期工信部公布的三大运营商的5G频谱分配情况,中国移动获得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz频段的5G试验频率资源,中国电信获得3400MHz~3500MHz频段的5G试验频率资源,中国联通获得3500MHz~3600MHz频段的5G试验频率资源。之前我们有提到过,太赫兹辐射的频率范围为0.3THz~3THz,根据通信原理,频率越高,允许分配的带宽范围越大,单位时间内所能传递的数据量就越大,也就是我们通常说的“网速变快了”。所以单从频率上来讲,6G的网速将会是5G的10倍左右。

 

当然,目前对太赫兹的研究仅仅停留在探索阶段,6G究竟要如何去使用太赫兹还需要专家们花时间去研究,最需要解决的问题便是太赫兹辐射的传输距离短的问题。如果大家还记得高中物理的话,应该知道这个公式:波速=波长*频率。因为电磁波波速是固定的光速,那么电磁波的波长就和频率成反比,频率越高,波长越短,而波长越短,传输距离也就越短。专家预测未来6G网络会是一个密集型网络,只有这样才能做到广域覆盖,如何部署基站成了首要难题。

 

当然部署6G网络远不止这些困难,太赫兹技术还需要进一步地深入开发,并且有效的将这些频段的应用丰富起来才能真正部署起6G网络。目前而言,太赫兹技术的应用场景主要包括天文应用、无损检测、医学成像、安全检查等等,下面就随与非网小编大致了解一下吧。

 

天文应用方面
由于宇宙背景辐射在太赫兹频谱中存在丰富的信息, 这使得太赫兹射电天文成为天文观测的重要手段。通过使用太赫兹波对宇宙背景辐射进行研究,可以理解更多关于我们生活的太阳系以及宇宙的进化过程。例如, 通过研究星际分子云的太赫兹频段频谱特性, 可探究宇宙的起源;分析原子和分子散射出来的频谱信息, 可研究宇宙中的新生星系的形成等。

 

无损检测方面
太赫兹辐射的光子能量低, 对穿透物不会造成损伤, 并且可以穿过大多数介电物质。太赫兹波这一特点对于检测非导电材料中的隐藏缺陷或者特殊标记具有很大的发展空间,一般称为无损检测,比如检测油画、航天器和半导体器件等。



生命科学应用方面
由于太赫兹辐射波对人体基本无害, 同时水和其他组织对太赫兹波具有不同的吸收率, 因此它可广泛应用于对人体局部成像和疾病的医疗诊断上, 比如对于皮肤癌和乳腺癌等的检测。太赫兹波段包含了大量的光谱信息, 对不同的分子, 尤其是有机大分子会呈现出不同的吸收和色散特性,因而可以有效地用于测定分子特性, 在生命科学领域有着广泛的应用前景,比如测定DNA 的束缚状态、生物组织的特征和蛋白质复合物等。

 

安全应用方面
太赫兹波具有穿透性, 能够实现对隐蔽物体的有效检测, 可应用于国家安全相关的领域, 比如对于隐蔽的爆炸物、隐藏的枪支、邮寄的非法药品的检测和用于机场的快速安检等。 上海微系统所孙晓玮团队研制了0.36 THz 的成像系统,电子科技大学樊勇团队研制了0.34 THz 的SAR 成像系统。



高速通信方面
相对于现有微波毫米波通信频段的频谱, 太赫兹频段具有海量的频谱资源,可用于超宽带超高速无线通信,比如100 Gbps 甚至更高。

 

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钱玉锋
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