专题
是德科技借助太赫兹频率助力实现1Tbps吞吐量
Paper presented at Asia-Pacific Microwave Conference with CNRS, Lille University, and Osaka University details accomplishment.
人们对更多蜂窝数据和更高数据吞吐量的需求永无止境。6G的目标是将数据吞吐量提升至5G的10倍，最终实现高达每秒1太比特（Tbps）的吞吐量。这一速度将使全息通信和扩展现实体验等应用场景成为可能，而这些在当今的数据速度下尚无法实现。
要达到1 Tbps的传输速率，需要数十或数百吉赫兹的带宽，这使得亚太赫兹（sub-THz）等更高频率的方案颇具吸引力。目前，针对早期亚太赫兹通信系统的研发工作正在广泛开展，但适用于这些频率的元器件仍处于开发阶段，且非常稀缺。
去年12月，是德科技与来自法国国家科学研究中心（CNRS）、里尔大学及大阪大学的研究人员联合宣布，他们已突破1Tbps大关。 在亚太微波会议上发表的一篇论文中，Guillaume Ducournau教授和Tadao Nagatsuma教授详细介绍了这一成果，该系统结合了太赫兹光电二极管和基于电子学的接收器，覆盖了500-724 GHz的频段。 在该频段内，他们采用了14个载波的信道聚合技术，并结合16至64阶正交幅度调制（QAM），最终实现了1.04 Tbps的总数据吞吐量。
“近年来，太赫兹通信领域取得了长足进展，通过光子学或电子学技术已达成了一些引人注目的里程碑，”专攻太赫兹信号源和接收器研发，并致力于将其应用于基于光子学和光混频技术的通信领域的杜库尔诺教授表示。 “看到光子学技术成功实现了首个聚合速率超过1 Tbps的亚太赫兹系统，我感到非常兴奋，因为光子学技术的飞速发展正有力地推动着太赫兹通信研究。”
“能够实现单通道1 Tbps的数据传输速率，我也感到非常高兴，这是太赫兹通信研究人员长久以来的梦想，”长妻教授补充道。
图1：太赫兹频率下实现的数据速率
为了测量其最先进系统的性能，他们使用了一台四通道是德科技Infiniium UXR 系列示波器，并配合矢量信号分析（VSA）软件。图1以黄色标出了500-724 GHz频段内载波聚合系统的测量性能，该系统共包含14个载波。 图2展示了632 GHz单载波的测量性能。正是得益于UXR 的高性能，才使得这些测量成为可能。其四个70 GHz通道和支持的宽电压范围，使得能够接收信号的全部带宽。此外，VSA中支持的庞大波形库使研究人员能够轻松对信号进行解调，从而成功测量了系统的吞吐量。
“宽带太赫兹光电二极管、接收器与是德科技UXR 的独特性能相结合，真正使这些实验取得了成功，”杜库尔诺教授表示。“他们的进阶 （仪器 ）确实推动了我们的太赫兹研究。”
图2：采用不同调制方式时，632 GHz信号载波的测得吞吐量。32-QAM / 40 GBaud（0.2 Tbps，左）和16-QAM / 40 GBaud（160 Gbps，右）。
光子学是一项正在研究中的新技术，旨在实现亚太赫兹频段的通信。光子学未来能否被广泛采用尚待观察，但是德科技仍致力于为研究人员提供开发下一代无线通信设备所需的工具。
6G研究得到了“法国2030”计划、PEPR（研究优先计划与设备）、CPER Wavetech、欧盟TERAOPTICS项目以及日本国家信息与通信技术研究所（NICT）“超越5G研发”促进计划（00901）的支持。 PEPR计划由法国国家研究署（ANR）负责运营，具体涉及ANR-22-PEEL-0006（FUNTERA，PEPR“电子学”）和ANR-22-PEFT-0006（NF-SYSTERA，PEPR“5G及未来——未来网络”）两项资助项目。 WaveTech国家-大区规划合同（CPER）项目得到了法国高等教育与研究部、上法兰西大区议会、里尔欧洲大都会区（MEL）、法国国家科学研究中心（CNRS）物理研究所以及欧洲区域发展基金（ERDF）的支持。 TERAOPTICS项目获得了欧盟“地平线2020”研究与创新计划的资助，资助依据为玛丽·斯克沃多夫斯卡-居里资助协议第956857号。
图3：在法国IEMN进行实验期间，太赫兹通信实验室的研究人员。从左至右依次为：川本裕马、长妻忠雄教授和纪尧姆·杜库尔诺教授。