光电融合！中国团队突破6G全频段通信瓶颈

电子发烧友网综合报道，近日，由北京大学、香港城市大学组成的联合研究团队成功研制出超宽带光电融合集成系统，首次实现全频段、灵活可调谐的高速无线通信，有望为未来更畅通可靠的6G无线通信提供保障。该成果8月27日晚在线发表于《自然》杂志。

北京大学、香港城市大学组成的联合研究团队（图源：北京大学新闻网）

6G是继 5G 之后的新一代无线通信网络，旨在提升通信性能，实现全域覆盖、智能融合、极致体验的网络服务。

数据显示，6G的网速将是5G的50倍以上。作为对比，5G峰值速率、端到端时延分别为20 Gbps、1ms，预期6G的峰值速率、端到端时延分别可以达到1 Tbps（1000 Gbps）、0.1ms，用户体验速率将从5G的100 Mbps，提升到1–10 Gbps。数据显示，使用下载一部4K电影只需不到1秒；时延可以支持4K远程实时手术、远程操控机器人等触觉互联网应用。每平方公里可连接上亿个设备，真正实现“万物智联”。

6G的核心性能指标意味着它需要在多样化场景下满足各种频段的无线信号高速传输。但传统电子学硬件仅适应于单个频段，不同频段的器件又依赖于不同的设计、结构和材料，难以实现从微波、Sub-6GHz、毫米波到亚太赫兹波段的跨频段或全频段范围的工作。

根据介绍，北京大学、香港城市大学组成的联合研究团队研发出的超宽带光电融合集成系统融合光子与电子技术，采用薄膜铌酸锂光子材料、创新提出“超宽带光电融合无线收发引擎”架构，并构建了片上集成光电振荡器（OEO），借助高精度光学微环“锁定”频率，实现了无线信号从0.5GHz（千兆赫兹）到115GHz范围内任一频点都可实现高速传输，快速、精准、低噪声地生成任意频点的通信信号。达到行业领先水平。

在该系统中，单一芯片尺寸与拇指指甲相当，仅为11x1.7mm，集成了宽带无线-光信号转换、低噪声载波与本振信号生成、数字基带调制解调等核心模块，显著提升了系统的集成度、稳定性和能效比，为未来6G超高速无线通信设备的小型化与模块化发展奠定了关键技术基础。

尤为突出的是，即便在高达115GHz的毫米波频段，系统仍能保持优异的信号质量，展现出卓越的稳定性和可靠性，为未来6G通信中的高频段应用提供了关键技术支持。

实验验证结果显示，该基于芯片的创新系统可实现超过120Gbps的超高速无线传输，完全满足6G通信对峰值速率的核心需求。其端到端无线链路在全频段范围内性能稳定一致，即便在高频段也未出现性能衰减，为6G在太赫兹及更高频段的频谱资源高效利用铺平了技术道路。

此外，该超宽带光电融合集成系统具备优异的灵活调谐能力，当通信信号遭遇干扰时，可智能感知并动态切换至无干扰的备用频段，快速重建通信链路。这一特性显著增强了系统的抗干扰能力与通信可靠性，同时提升了频谱资源的动态利用效率，为未来高密度、复杂环境下的智能通信网络提供了重要支撑。

北京大学电子学院副院长王兴军教授在接受采访时指出，通过植入AI算法，这种新系统将催生更灵活智能的AI无线网络，不仅可在多种复杂场景下应用，同步实现实时数据传输与环境精准感知，还可自动规避干扰信号，让网络信号传输更安全通畅。

通过植入AI算法，AI为这套超宽带光电融合集成系统赋予了智能化的“大脑”，显著提升了系统的自主决策与环境适应能力。AI不仅能够实时分析信道状态，动态识别和预测干扰源，自动切换至最优频段以规避干扰，从而保障网络连接的稳定与安全，还可实现通信与感知功能的智能协同，在传输数据的同时精准感知周围环境，支持实时环境建模与异常检测。

这种“通感智算一体化”的能力，使系统能够在复杂多变的应用场景中自适应优化性能，真正构建出高可靠、高安全、高效率的智能无线网络，为未来6G时代的智慧通信基础设施提供核心支撑。