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美国正发力6G技术初期研发

时间:2019-08-21 作者:Martin Rowe 阅读:
达成6G需要什么?大量的研究,包括电气与生物领域的研究。

在今年的美国纽约布鲁克林5G高峰会(Brooklyn 5G Summit)上,纽约大学(NYU)教授Ted Rappaport的简报介绍了在大概2030年到2035年之间会变成6G技术的初步研究;相关内容细节已经由IEEE发表,论文题目为《100GHz以上的无线通信与应用:6G及以上的机会与挑战》(Wireless Communications and Applications Above 100 GHz: Opportunities and Challenges for 6G and Beyond,)。

Rappaport在他的简报中指出,5G花了十五年时间达成初次布署,他认为6G会花相同的时间──为何能超越5G?在上述论文中解释,需要更快的无线通信速度来跟上不断提升的运算力,这也创造新的商机。到2036年,我们可能花1,000美元就买得到拥有等同人脑运算力的计算机,虽然以THz讯号为基础的无线网络速度还不够快、跟不上那样的运算力,但已经让我们越来越接近了,也许7G通讯就能达到。

在线免费观看由Rappaport发起的纽约大学无线中心(NYU Wireless)研究项目,正着眼于100GHz以上频率、信道数据传输速率100Gbps的技术;考虑到美国联邦通讯委员会(FCC)已经释出21.2GHz的95GHz以上频谱,此技术可能在美国进行测试。

在线免费观看达成6G需要什么?大量的研究,包括电气与生物领域的研究。在电气领域,THz讯号会带来新的问题,但也会有实现新应用的潜力,例如5G讯号无法支持的感测(sensing);举例来说,能够「看」到拐角处,以及可能感测到人们在房间中的位置。

尽管如此,仍需要特征化THz频道,因为如此短的波长会让例如建筑物材料的粗糙度等因素,影响到讯号的吸收或反射。试想某些建筑材料就像无响室(anechoic chambers)的墙壁那样;图1所示为Rappaport在简报中描述在一般建筑材料中的讯号损失。

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图1:普通建筑材料造成的讯号损失,可能会催生能最小化THz讯号损失的未来建筑材料。(来源:NYU Wireless)

而我们通常会认为当频率提升,一定会让讯号衰减越来越大,但6G就不一定了;考虑在雨中的讯号衰减,如Rappaport在布鲁克林5G高峰会的简报数据指出,研究显示,在大约100GHz的频率时,讯号衰减会呈现平稳(参考图2)。

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图2:研究显示,雨水导致的讯号衰减会在100GHz时呈现平稳;频率升高,雨致衰减并没有随之升高。(来源:NYU Wireless)

THz频率的另一个电气问题也与波长有关,是在天线和电子组件方面。也就是说,当天线变得如此之小,其电子组件成为尺寸上的限制因素;因此电子组件可能无法整合到天线中,像是今日的28GHz与39GHz 5G频率那样。而事实上,当工程师尝试缩小放大器与其他零组件的同时,发热会是更大的问题。

在线免费观看此外THz讯号的功率放大器会比运作于100GHz以下频率的放大器有更严重的噪声问题,这或许可以透过一种「空间过采样天线」(spatially oversampled antennas)概念来补救。空间过采样天线会产生「锥形静音区」(cones of silence),也就是一个天线数组的锥形支撑区(region of support,ROS)。其设计目标是将噪声以及其他不良因素移出到可用现场以外的区域,这种电路可能是以积分-微分调变(Σ-Δ) ADC与DAC为基础,其中回馈回路用以改善分辨率。

在线免费观看而如果不提及对于人体健康的影响以及进一步研究的需要,有关毫米波(mmWave)与THz讯号的讨论就不完整了。在生物学方面,上述论文的作者们表示:「发热被认为是主要的致癌风险,」但是还需要更多的努力去「了解THz辐射对人体健康的生物性与分子性影响,」尽管THz频率比X光的游离辐射(ionizing radiation)频率低了三级。

(原文发表于ASPENCORE旗下EDN美国版,参考链接:,编译:Judith Cheng)

 

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Martin Rowe
"EE Times/EDN资深测试与量测技术编辑。Martin Rowe在《测试和测量世界》担任技术编辑和高级技术编辑达20年,其中包括担任EDN Design Ideas编辑三年。在此期间,Martin的报道涵盖了大部分的技术和公司,包括台式仪器,如示波器、仪表、信号​​源及其应用。他最喜欢这些仪器的应用包括高速信号测量、基本测量(电压/电流/功率)、校准和EMC/EMI/RFI。所有这些都直接适用于连接器和连接性能。从2004年到2012年,为了了解工程师是如何进行测试的,Martin访问了多家公司,包括Bose,DeWalt和Tyco Electronics(现为TE Con​​nectivity)。 让Martin出名的还有他的音乐——他写了六首描述工程师生活的歌曲。这一切始于2006年的“测量蓝调(Measurement Blue)”,证明了任何事情都能用蓝调写出来,连接器都成了Martin的歌。 “Below a GigaHertz”这首歌向那些还工作在1GHz以下信号的工程师致敬,他们是古老历史的见证者。 Martin曾在IEEE EMC Symposia上现场演出了“The Measurement Blues”和“The Lab in the corner”。 Martin拥有伍斯特理工学院的电子工程学士学位和宾利学院的MBA学位。"
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