太赫兹无线通信介绍

文章来源：睐芯科技LightSense

原文作者：LIG

无线通信系统从 1980 年代的第一代发展到最近的第五代 （5G），一直是推动这项技术在通信和我们日常生活方面改变世界的驱动力。

现在，我们几乎可以随时随地通过无线网络进行连接，可以访问大量的实时信息。

然而，峰值数据速率约为 10 Gb 每秒 （Gbps） 的 5G 系统仍然不足以满足某些应用（例如，全息图和多感官通信，这是虚拟通信模式的下一个前沿），世界各地的研究人员已经开始研究下一代，即第六代 （6G） 无线系统，预期数据速率超过每秒1Tbps。

国际电信联盟 （ITU） 网络 2030 和中国 IMT-2030 （6G） 推进组 等组织最近发布了许多白皮书，建议未来无线系统的工作频段将从目前的微波和毫米波 （mmWave） 转移到太赫兹 （THz） 频段，以满足高数据速率和带宽要求。

预计 6G 无线技术可能会集成物联网 （IoT） 以涵盖非常广泛的应用（例如医疗保健、自主系统和卫星通信），并将对公民、消费者和企业产生重大影响，以实现完全智能和自主的系统。因此，太赫兹技术正在成为无线通信和未来网络领域的研究热点。

太赫兹基础知识

太赫兹频段以几种不同的方式定义。太赫兹频段最广泛接受的定义是，它的范围约为 10 THz 至 100 GHz（波长为 0.03-3.00mm），位于微波和红外 （IR） 频段之间。

太赫兹无线通信

如今，有许多无线通信系统在运行。4G/5G 蜂窝移动和无线 （WiFi） 系统就是两个例子。

太赫兹无线通信系统只是另一种无线通信系统，其工作频率在 THz 频段。它并不是要取代任何现有的无线系统，而是在现有的基础上添加新的功能和应用程序。

这种频率变化带来了好处和挑战。主要预期优势是超宽带宽和可能的高数据速率通信（超过1Tbps）。设想的应用如下 ：

?用于数据中心、回程和空间通信等应用的点对点数据密集型/超高速通信;

?体育场馆和机场等热点区域 ;

?全息通信和虚拟现实应用;

?小规模通信（例如，纳米或芯片间通信）;

?高精度、高分辨率的定位传感;

?6G 无线通信系统及其他系统。

太赫兹无线通信系统架构和实现

无线通信系统应至少由一个发射器和一个接收器组成。

基带处理器可以将原始信息数字化，然后通过典型的外差（频率转换）架构对其进行编码、调制和上变频，直到达到所需的频率，然后再通过天线传输。在包络检测的情况下，可以使用单个检测二极管。

这些设备的可用性和参数将最终决定太赫兹超宽带无线通信的出现和潜在成功。有许多检测方案；直接检测方案由于其配置简单且成本效益高，目前非常流行，但它的灵敏度较低，并且需要使用放大器来扩展传输范围。相比之下，外差检测可以提高接收器的灵敏度，并使用矢量调制方案来提高传输数据速率；

此外，在数字处理阶段可以进一步增强系统性能。