最初的6G工作正在进行中

在今年的布鲁克林5G峰会上,纽约大学教授Ted Rappaport发表了关于在2030年至2035年左右可能成为6G的初步研究的演讲。现在,您可以阅读“100 GHz以上的无线通信和应用:6G的机遇和挑战”中的详细信息超越。” 由IEEE出版,本文可免费下载。

在他的演讲中,Rappaport指出,5G需要15年时间才能完成初始部署,而且他认为6G也是如此。为何超越5G?该论文解释说,需要更快的无线速度来跟上不断增长的计算能力,并将创造新的机会。到2036年,我们可以拥有1000台具有人脑计算能力的计算机。虽然基于太赫兹信号的无线网络仍然不够快,无法跟上这种功率,但它会让我们更接近。也许7G会到达那里。 由Rappaport启动的NYU Wireless研究正在研究100 GHz以上的频率,信道数据速率为100 Gbps。考虑到FCC已经发布了高于95 GHz的21.2 GHz频谱,美国可能会进行测试。



到达6G需要什么?许多研究,包括电气和生物领域。在电学领域,太赫兹信号将带来新的问题,但具有新应用的潜力,例如5G信号无法实现的传感。例如,能够在角落周围“看到”并且能够感知房间中人的位置。即便如此,还需要做很多工作来表征太赫兹声道,因为在如此短的波长下,建筑材料的粗糙度成为吸收或反射信号的一个因素。想象一下,一些建筑材料就像消声室的墙壁。图1显示了Rappaport的幻灯片,描绘了普通建筑材料中的信号损失。


图1.通用建筑材料产生的信号损失可能导致未来材料的开发,以最大限度地减少太赫兹频率的信号损失。资料来源:纽约大学无线

我们通常认为随着频率的增加,信号衰减总是越来越大。情况不一定如此。在雨中减弱。研究表明,在布鲁克林5G峰会上,Rappaport提供的图像显示衰减水平约为100 GHz(图2)。


图2. 100 GHz时的雨衰衰减水平。随着频率的增加,雨水的损失也没有。资料来源:纽约大学无线

太赫兹频率产生的另一个电气问题也与波长有关,与天线和电子设备有关。也就是说,天线变得如此之小以至于它们的电子设备是尺寸的限制因素,因此,电子设备可能不会集成到天线中,因为它们处于当前的28G和39GHz的5G频率。实际上,当工程师试图减小放大器和其他元件的尺寸时,元件的加热将成为更大的问题。 用于太赫兹信号的功率放大器比那些低于100 GHz的功率放大器具有更大的噪声问题。这些问题的补偿可能来自天线,通过称为空间过采样天线的概念

。空间过采样天线产生“静音锥”,定义为天线阵列的锥形支撑区域(ROS)。设计目标是将噪声和其他不良因素移动到可用场之外的区域。这种电路可以基于Σ-ΔADC和DAC,其中反馈环路用于提高分辨率。本文详细解释了这一概念。

如果不提及健康问题和进一步研究的必要性,对mmWave和太赫兹信号的讨论将是不完整的。在生物方面,该论文的作者说“加热被认为是唯一的主要癌症风险”,但需要做很多工作才能“理解太赫兹辐射对人类健康的生物和分子影响,即使THz是三个数量级电离辐射的频率越低,“即X射线辐射。 

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