未来第六代6G无线网络，将由大量需要通过宽带通信链路连接的小型无线小区组成。在此背景下，太赫兹（THz）频率的无线传输，代表了一种特别吸引人和灵活的6G解决方案。卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的科学家，现在已经开发出一种低成本太赫兹接收器的新概念，这种接收器由单个二极管和专用信号处理技术相结合组成。在概念验证实验中，研究团队演示了在110米距离：
以115Gbit/s的数据速率和0.3THz的载波频率进行传输，其研究成果发表在《自然·光子学》期刊上。5G之后将是6G：第六代移动通信将有更高的数据速率、更短的延迟和强劲增加的终端设备密度，同时在物联网时代利用人工智能(AI)来控制设备或自动驾驶车辆。为了同时服务尽可能多的用户并以最快的速度传输数据，未来的无线网络将由大量小型无线蜂窝组成。
在这些无线蜂窝中，距离很短，因此可以以最小的能耗和低电磁入射来传输高数据速率。相关的基站将是微型的，可以很容易地安装到建筑立面或路灯上。为了形成一个强大而灵活的网络，这些基站需要通过高速无线链路连接起来，这些链路的数据速率可以达到每秒几十甚至上百吉比特(Gbit/s)。这可以通过太赫兹载波来实现，它占据了微波和红外光之间的频率范围。然而，太赫兹接收器仍然相当复杂和昂贵，并且通常是整个链路的带宽瓶颈。
与美国夏洛茨维尔的弗吉尼亚二极管(VDI)合作，卡尔斯鲁厄理工学院光子和量子电子研究所(IPQ)、微结构技术研究所(IMT)和光束物理与技术研究所(IBPT)的研究人员，现在已经展示了一种特别简单、廉价的太赫兹信号接收器。到目前为止，这是超过100米的无线太赫兹（THz）通信显示的最高数据速率。托拜厄斯·哈特博士(Dr.Tobias Harter)说：接收器的核心由一个整流太赫兹信号的二极管组成。
该二极管是一种所谓的肖特基势垒二极管，它提供很大的带宽，并用作包络检测器来恢复太赫兹信号的幅度。然而，数据的正确解码还需要通常在整流过程中丢失的太赫兹波随时间变化的相位。为了克服这一问题，研究人员将数字信号处理技术与一类特殊的数据信号相结合，通过所谓的Kramers-Kronig关系从幅度重构相位。Kramers-Kronig关系描述了分析信号实部和虚部之间的数学关系。
使用新的接收器概念，科学家们在110米的距离上实现了115Gbit/s的传输速率，载波频率为0.3THz。这是迄今为止超过100米无线太赫兹传输的最高数据速率，新研究开发的太赫兹接收器因其技术简单而脱颖而出，并适合成本效益高的批量生产。
博科园｜研究/来自：卡尔斯鲁厄技术学院
参考期刊《自然·光子学》
DOI: 10.1038/s41566-020-0675-0
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