研究人员表示，新的太赫兹无线链路可以弥合数字鸿沟

多年来，6G 的想法一直被认为是科幻小说。现在，它比以往任何时候都更接近，但东北大学电气和计算机工程副教授 Josep Jornet 表示仍有改进的空间。

Jornet 与 NASA、美国空军和亚马逊一起，首次证明了在太赫兹频率下的高速、高带宽无线通信可以跨越远距离。最近发表在《自然电子》杂志上的这项研究表明，大众无线通信有一条前进的道路，可以缩小高速光纤网络之外的农村社区感受到的数字鸿沟。

“你需要找到一种技术，可以在没有光学问题的情况下为你提供类似光学的连接，我们认为太赫兹技术就是这样，”Jornet 说。

太赫兹频段是一组高于 100 GHz 的频率，突破了 5G 的 71 GHz 限制。6G 无线技术的推出将为公众带来这种级别的服务，但尽管通过太赫兹波段发送信号已得到证实，但在很远的距离上这样做几乎是不可能的。频率越高，信息传输的距离越短。Jornet 说，对于太赫兹通信来说，这相当于一英尺的通信。

但 Jornet 有把不可能变成可能的习惯。

“我的研究是通过向人们展示他们认为行不通的事情来推动的，”他说。

Jornet 和他的团队能够形成 2 公里长的链路，这是地球上有史以来最长的太赫兹连接。不过，这并非没有挑战。首先，Jornet 无法在亚马逊上找到太赫兹频率无线电，这就是他首先求助于 NASA 的原因。

多年来，美国宇航局一直在尝试使用太赫兹无线系统来感知太空中的信号，但该组织的努力一直只集中在接收信号上。在发送信号时，事情变得棘手。

传统上，通信无线电有一个信号发生器、一个将信息添加到信号中的混频器，以及一个将信号转换成可以通过无线电波发送的东西的天线。问题在于太赫兹频率非常高，需要如此大的功率才能达到，以至于放置在收音机中的任何混频器都会损坏。于是，Jornet 想出了一个优雅的解决方案。

“我们没有可以处理这么大功率的混音器。好吧，我们不要混音器，”他说。

Jornet 和他的团队没有将混音器放在信号源之后，而是直接将信息馈送到信号源本身。然而，这样做会使信息扭曲到一团糟的地步。另一个问题需要另一个创造性的解决方案。

“与其试图在接收器处修复信息，不如让我预失真我的信号，”他说。“我要让信号变得丑陋，这样当它通过信号源时，它就会变得美丽。”

甚至让 Jornet 和他的团队都感到惊讶的是，它奏效了。他们在位于纽约罗马的美国空军基地度过了四天时间，以建立长距离太赫兹连接，到第二天，他们就能够毫无错误地发送和恢复信息。

“理论上，你做方程式，听起来好像行得通，但要建立这个理论，你需要对设备的内部工作方式做出很多假设，”Jornet 说。“很多时候，当你经历这件事时，你认为它不会奏效，所以我们很惊讶它真的奏效了。”

Jornet 和他的合作者设计的系统所达到的频率和带宽使 5G 网络黯然失色超过“两个数量级”。

“在 6G 中，我认为只要多一个数量级我们就会很满意，”他说。

这种高速、高带宽连接的影响将是巨大的，甚至可以为农村社区提供更高的数据速率和更多的连接。直到最近，随着 5G 的推出，农村社区一直处于数字鸿沟的裂缝之中，因为构成尖端通信网络主干的光纤电缆在远距离实施时成本很高。但在无线太赫兹技术方面，农村社区可能具有优势。

“这个信号传播的要求之一是不应该有障碍物，”Jornet 说。“你需要有视线。这就是为什么我们说，如果你想跨农场、跨土地连接塔，这是很好的，否则就必须钻孔并安装光纤。”

Jornet 预测，即使在 6G 可用于手机之前，太赫兹也将开始对通信基础设施产生重大影响。

“第一个用例是你，因为用户仍然会使用你的手机，但突然间你会注意到你的网络速度更快，因为很多时候瓶颈不是你的手机，而是基础设施，”Jornet 说。“我们正在做的是加速基础设施建设。”

Jornet 说，从长远来看，切断光纤线并过渡到太赫兹无线将不仅仅是农村社区的福音。而这仅仅是个开始。和往常一样，他已经把目光投向了地平线——字面意思。

“作为一名科学家，我的目标是证明 2 公里只是第一站。我们想去太空，因为这也将为每个人提供连接，”他说，并引用了 SpaceX 正在追求的 Starlink 卫星技术。“你将拥有像 Verizon Fios 一样的连接，与你在世界的哪个地方无关，只是因为你有一堆卫星，它们采用正确的技术绕地球运行。”

“这听起来很疯狂，”他补充道。“但这并不比 10 年前更疯狂，当时你说你可以 [到达] 两公里。”