6gネットワークにおけるテラヘルツ周波数の潜在能力を調査

Terahertz の頻度を理解する

電磁スペクトルは広大で、数十年にわたって、ワイヤレス通信は100 GHz以下で動作しています。6Gに進むと、テラッツ(THz)バンドへの注意がシフトし、0.1 THz〜10 THzの約スパンになります。この領域は、マイクロ波と赤外線光の間にあり、超ブロードバンド伝送のための甘いスポットを提供します。テラヘルツ波は、波長が3 mmから0.03 mmの範囲であるため、サブミリ波と呼ばれます。これにより、数百メガビットの波長が最大で、数百メガビットの波長が最大で、複数の波長が1秒で、最大で1メガビットの波長を使用できます。

これを視点に置くために、4G LTEは2.5GHz以下の周波数を使用していますが、5G mmWaveは24〜40GHzで動作し、いくつかの実験バンドは70GHzまでです。テラヘルツは、約3つの倍率の高い順の順に始まります。 THz領域の利用可能な帯域幅は巨大です。個々のチャネルは10GHzの広い範囲で、以前に科学的なフィクションであったアプリケーションを可能にします。しかし、これらの周波数での波動の伝搬の限られた物理学は、非常に異なる信号を透過する。 THzは、強力な機能と強力な機能により、THzの強度を低下させる。

6Gネットワークの約束

6Gは、すでに5Gの目的を超えたパラダイムシフトとして構想されています。 5Gは、高帯域幅と低レイテンシをもたらしたが、6Gは、注文量の改善を目指しています。ピークデータ率は1 Tbpsを超える、0.1 ms未満のレイテンシ、および3兆装置のための超信頼性の接続を上回る。 Terahertzの周波数は、このビジョンの角質であり、真に没入型機械の通信および通信速度をスケールで行うために必要な極端なスループットを有効にします。

没入型アプリケーション向け超高速データレート

テラヘルツリンクでは、4Kムービーをダウンロードすることで、秒未満の時間を節約できます。より重要なのは、リアルタイムのレーザー通信、ボリュームトリクビデオストリーミング、および非公式拡張現実(XR)が実現します。これらのアプリケーションは、大規模な帯域幅を要求します。単一のレーザー光線は、Gbpsの10を必要とします。の研究者は、ノキアベルラボは、テラヘルツシステムが、短距離でTbdpbdをサポートできることを実証しました。ファイバーは、Tbdenの交換を制限する場所と、Tbpsの交換を制限することができます。

低い潜在能力および実時間制御

6Gの潜在能力は、ほぼ受容不可能であると予想されます。 THz周波数で可能なショートシンボルの持続時間は、極めて高速な処理と同期を可能にします。これは、リモートロボット手術、自律車両の調整、およびミリ秒遅延が壊滅的であることができる産業オートメーションなどのアプリケーションにとって不可欠です。エッジコンピューティングと高度なビームフォーミングと組み合わせ、THzリンクは、決定的な、ジッタフリー接続を提供できます。

大規模なデバイス接続性とセンシング

6Gネットワークは、人だけでなく、センサーやアクチュエータの膨大な配列も接続します。Terahertzの波は、その短い波長による高解像度のセンシングとイメージングに自然に適しています。これにより、統合通信とセンシングが可能で、共同通信とセンシング(JCAS)と呼ばれる概念が実現します。単一のTHzベースステーションは、高速データと微粉な環境データを同時に提供し、自動ナビゲーション、ジェスチャー、非スマートな認証都市を使用することができます。[F]と[F]スマートコミュニケーションの機能をスマートに統合することができます。[F] [F] [F] [F] [F] および [F] [F] [F] [F] [F]]] または [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F]

テラヘルツ6Gへの道の技術的な挑戦

約束にもかかわらず、テラヘルツの周波数の展開は、考えられる障害に直面しています。研究者は積極的に各に対処するが、商業的な展開への道は急激です。

伝播および大気吸収

Terah[tz 波は大気水蒸気、酸素および他の分子によって強く吸収されます。 0.1 THz では、減衰は 0.1 dB/km です。 1 THz では 10～20 dB/km まで上昇し、それが禁止されるより高い周波数で。雨、霧および湿気は付加的な損失を引き起こします。これは、屋外 THz のリンクは、おそらく数メートルに 10 の範囲に限定される可能性があることを意味します。屋内使用は、 IE の IPS およびの t のを克服する t t の t のをします。 [FIR ] およびは、ののの、、のは、のの、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、

トランシーバーおよびアンテナ設計

テラヘルツ周波数の効率的なトランシーバーの構築は、主要なハードウェアの課題です。従来のCMOSベースのエレクトロニクスは、これらの周波数で十分な電力を発生させるのに苦労しています。有望な選択肢には、III-V半導体(InPやGaAsのような)、シリコンゲルマニウム(SiGe)のバイコマ、および、グラフェンやプラチナデバイスなどの新興技術が含まれます。アンテナは、小型で高度に指向性である必要があります。数千の配列を組み合わせて、Melt[F]をモデル化する必要があります。

信号処理および騒音

THz周波数では、低騒音の増幅を達成する難しさにより、受信機の騒音の数値が高まっています。これにより感度とダイナミックレンジが制限されます。高次元QAMによる、直角周波数分割(OFDM)などの高度な変調方式は、スペクトル効率を最大化する必要があり、局部の発振器から非常に正確な相ノイズ性能を必要とします。さらに、Tr-Tr-Tr-Tr-Tr-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R

研究開発とブレークスルーの開始

テラヘルツ通信の研究は、グローバルに加速しました。米国では、DARPA T-Musicプログラムでは、スケーラブルで効率的なTHzトランシーバーを開発することを目指しています。ヨーロッパでは、6GのフラッグシッププロジェクトHEXA-X-IIは、THzをキーブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイブイ

メタマテリアルとメタサーフェスは、優れた約束も保持します。これらの人工的な構造は、天然素材で不可能な方法でテラヘルツ波を操作できます。例えば、再構成可能なメタサーフェスは、受動リレーとして機能し、障害物を迂回するためにビームをリダイレクトすることができます。 MIT]]の研究者は、単一のTHzで動作するプログラム可能なメタサーフェスを実証しました。一方、ステアリングとレーザーを組み合わせることが可能で、THzのチップを組み合わせることは、レーザーとチップを組み合わせることが可能になります。

6Gの標準化プロセスは、途中です。 3GPPは、2030の周りに期待されるフル仕様でリリース19のための研究項目を開始しました。 ITUのIMT-2030フレームワークは、没入型通信、大規模な通信、および高信頼性低レイテンシー通信などの使用シナリオを概説しています。しかし、多くの技術的なパラメーターは未定義のままです。主な決定は、(当初140GHzまで、300GHzまで、複数の波形にアクセスして、複数のスキームを含む)正確な周波数範囲が含まれています。

結論と未来の展望

Terahertzの周波数は、ワイヤレス通信のための次の大きなフロンティアを表しています。伝搬、ハードウェア、および信号処理の課題は重要でありながら、潜在的な報酬は変化しています。テラヘルツが燃料を調達した6Gネットワークは、レーザー光線写真のテレプレゼンスからリアルタイムのデジタルツインまで、物理的およびデジタル現実間の線をぼかすアプリケーションを可能にします。研究の進行が続くにつれて、次の5年以内に早期の実証と商用プロトタイプを見ることができます。困難なラボから、またはビットされていない速度が期待されることはありません。

ネットワークプランナーとエンジニアにとって、テラヘルツ技術がインフラに影響を及ぼすかを検討する時期です。密接な展開、高度なアンテナシステム、および光ファイバーバックホールとの統合が不可欠です。規制機関は、スペクトルを調和的に割り当て、パッシブとアクティブサービスの要件のバランスをとる必要があります。 6Gの未来はterahertzバンドに書かれており、それは卓越した能力の未来です。