研究人員報告 6G 網絡太赫茲通信取得突破

紐約州立大學理工學院的研究人員正在通過太赫茲 (THz) 頻譜的開創性工作，幫助塑造下一代無線通信的未來，該頻段預計將推動 6G 及更高技術的發展。該團隊包括來自無線和下一代智能係統中心 (WINGS) 的教師和研究人員，包括 Arjun Singh 博士（主任）和 Priyanshu Sen 博士，以及學生研究員 Justin Osmond。

紐約州立大學理工學院團隊與佛羅里達國際大學的 Arjuna Madanayake 教授合作，將於 10 月 28 日在第 59 屆 IEEE 上展示其新創建的實驗性太赫茲測試台。 阿西洛瑪會議 關於信號、系統和計算機。

他們的 紙“J波段通信系統感知近遠場轉換——一種實驗方法”是一個功能齊全的骨幹網絡硬件和軟件測試平台，可用於研究無線信號在太赫茲頻率（0.1-10 THz）下的行為，這是超高速數據通信、安全通信和智能傳感器系統的關鍵前沿。

突破 6G 研究的界限

研究設施以位於紐約州立大學理工學院先進通信電子和傳感器 (ACES) 實驗室的專用 J 頻段 (220-330 GHz) 測試設施為中心。該系統允許對短程和遠程通信信道進行實驗研究，為建模和改進未來太赫茲無線信道提供必要的數據。

辛格博士和森博士解釋說，太赫茲頻段有可能徹底改變通信技術，實現前所未有的數據速度、高分辨率傳感和增強的安全性。然而，其獨特的傳播特性，包括顯著的近場效應和不對稱的上行鏈路/下行鏈路行為，提出了需要理論建模和實際實驗的挑戰。

“太赫茲頻段代表了通信技術的下一個重大飛躍，”辛格博士說。 “我們的工作提供了一個實驗裝置，用於了解這些信號在近場和遠場區域之間轉換時的行為方式。這種理解對於創建下一代高速、節能和安全的無線系統至關重要。”

近場問題的模擬

與低頻系統不同，太赫茲天線的工作模式是其近場區域可以延伸數十米，這從根本上改變了信號傳播以及與環境交互的方式。 Friis 路徑損耗方程等傳統模型在這種情況下不起作用，需要新的數學基礎和實驗驗證。

紐約州立大學理工學院和佛羅里達國際大學的研究團隊開發並驗證了一種路徑損耗模型，該模型可以解釋近場和遠場傳播機制。他們使用定制的 ACES 測試台進行了實驗，演示天線性能如何直接影響太赫茲通道性能。

他們的結果表明，太赫茲近場通信信道本質上是不對稱的，這意味著上行鏈路和下行鏈路吞吐量可能會根據天線配置而變化，這一發現可能會顯著影響 6G 網絡設計和標準化工作。

協作與創新

這項工作代表了紐約州立大學理工學院和佛羅里達國際大學之間的合作，結合了硬件設計、信號處理和信道建模方面的專業知識，以解決不斷發展的無線系統中最緊迫的問題之一。

該團隊的合作凸顯了跨學科研究在通信技術發展中的重要性。

“這樣的合作夥伴關係使我們能夠將實驗想法與理論模型結合起來，”紐約州立大學理工學院的教授們說。 “我們正在共同開發工具，幫助定義 6G 系統的構建、測試和部署方式。”

創造無線創新的未來

該研究直接促進了全球開發太赫茲通信標準和應用的努力——從超安全的短程通信鏈路到高分辨率雷達成像和協作通信傳感系統。

通過教職員工和學生的努力，紐約州立大學理工學院繼續擴大其在尖端傳播研究領域的領導地位。該團隊的下一步包括完善太赫茲測試台、改進通道建模以及探索新的天線架構以進一步推進該領域的發展。

“這項研究是實現 6G 承諾的關鍵一步，”辛格博士說。 “通過實驗和協作了解太赫茲頻段的物理原理，我們正準備解鎖新的無線通信和傳感功能，這將改變我們的通信方式。”