570
太赫兹科学与电子信息学报 第
16卷
后5G时代
目前世界各国企业正积极研究5G移动通信，有望在2020奥运会之前全面部署。采用这一新兴网络，用户将比目前获得更高频的波段、更多空间复用功能以及更大的容量。
想象室内上千学生正在同时经历一场增强现实的演讲或报告，或者在一辆无人驾驶汽车上，即使在恶劣的天气条件下，也可以实时检测前方几英里发生事故或障碍的情况。这些场景若想成为现实，我们需要增强的新一代无线通信。
这就是新成立的“融合太赫兹通信与传感”(ComSenTer)研究中心的重点任务。ComSenTer是一个2 750万美元的项目，中心任务是在加州大学圣芭芭拉分校(UCSB)研究融合太赫兹通信和感测，该项目由UCSB的电子和计算机工程学院教授Mark Rodwell负责。UCSB是研究太赫兹通信和感测的主要研究机构。
“我们重点针对下一代通信和感测，这有可能发展为6G通信技术”，ComSenTer副总监、加州理工大学伯克利分校电子工程和计算机科学教授Ali Niknejad说。
ComSenTer的研究将在5G的基础上进一步深入，通过采用100 GHz到1 THz之间的极高频为下一代移动通信打下基础。这将使极度密集的通信系统成为可能，可同时运行成百上千的无线链路，容量为5G系统和网络的10~1000倍。
“Mark Rodwell教授将领导这一项目，我们很高兴也很自豪”，UCSB工程学院院长Rod Alferness说，“我们相信推广和应用我们团队在太赫兹和感测技术方面的进展，把带宽很宽的信息、信号传输到成千的用户那里，为应对无线业务不断增长的未来需求提供了很好的前景”。
ComSenTer是2亿美元、为期5年的Joint University Microelectronics Program(JUMP)项目的一部分。JUMP是美国企业与国防先进研究计划局(DARPA)的合作研究项目，由半导体研究公司(SRC)负责。将资助以6所顶级大学为主体的研究机构：UCSB、卡耐基·梅隆大学、普渡大学、佛吉尼亚大学、密歇根大学以及圣母大学。各研究中心分别负责推动微电子发展的一项挑战技术，微电子是一个对美国经济以及国家防御能力很关键的领域。这6个中心将联合寻找有效的解决方案。每个中心都有来自项目承担公司的联系人，协助技术合作及技术转移。JUMP出资方既来自商界，也来自国防电子企业。
目前，ComSenTer下设4个任务组：1) ComSenTer-T1。该任务组负责研究融合太赫兹网络与传感的系统、算法，解决极高频(太赫兹)的技术难题，要求研发出基于太赫兹频段的大容量通信与成像网络。2） ComSenTer-T2。该任务组负责研发用于融合太赫兹网络与传感系统的毫米波/太赫兹芯片组及阵列，包括基带芯片与射频芯片。要求把芯片的复杂度与功耗做到最小。同时研究可工作于太赫兹频段的“芯片到天线”接口，并解决其散热问题。3）ComSenTer-T3。该任务组负责研发专用晶体管，包括：基于GaN和InP的高功率晶体管(目标是提高发射功率并改善能量效率)，基于InP的低噪声晶体管(目标是提高接收机灵敏度)。要研发可工作于340 GHz,650 GHz, 1080 GHz的低噪声、高功率GaN与InP晶体管。4) ComSenTer-T4。该任务组负责对具有极高容量的空间复用太赫兹无线链路以及高精度太赫兹成像系统进行展示。
日本也将开发太赫兹技术列为“国家支柱技术十大重点战略目标”之首，欧盟已将发展太赫兹通信列为了6G研究计划；ITU在WRC-19大会专设议题1.15，以确定运行在275 GHz以上频段的陆地移动和固定业务系统的技术与操作特性，包括研究相关频谱需求、建立0.275~0.475 THz频段范围内的传播模型、开展业务间电磁兼容分析、确定候选频段等。
近日，我国工业和信息化苗圩在接受采访时透露：“我们已经开始着手在研究6G的发展，也就是第六代移动通信”。
也有人担心虽然6G太赫兹技术已经在成像领域广泛应用，但是用于通信中，它的传输距离会比毫米波还要短很多(频率越高，路径损耗越大，接收信号越弱)，用作远距离通信不太现实。而且那样高的采样速率，硬件暂时也跟不上。6G不是单纯的频率搬移，更多的应结合数据分析、数据挖掘、物联网、人工智能等技术，提供一个具有超低延时、高精度定位、超高传输速率、超高带宽，可以支撑不同应用场景的平台。
《太赫兹科学与电子信息学报》编辑部罗雪梅整理
