Терагерцовая связь определит будущее беспроводных сетей. Благодаря терагерцовой технологии возможны высокие скорости передачи данных в защищенных сетях. Однако такая высокая частота также создает хорошо известные проблемы, такие как ограниченный диапазон и восприимчивость к атмосферному поглощению.
Проблемы и возможности можно увидеть только на реальных и универсальных испытательных стендах. Наше исследование, которое в настоящее время доступно на сервере препринтов arXiv , вдохновлено вопросом: «Что мы на самом деле знаем о терагерцовой связи?»
Программно-определяемые радиостанции
За последнее десятилетие программно-определяемые радиостанции (SDR) стали ключевой радиотехнологией, используемой для изучения ограничений беспроводных технологий в реальных условиях. Эти радиостанции подтверждают теоретические концепции и выявляют узкие места конструкции, которые могут оставаться неуловимыми в чисто теоретических исследованиях. SDR в настоящее время широко популярны даже в повседневной жизни, служа доступными инструментами от анализа спектра до одноранговых раций. Возможности этих радиостанций огромны, что делает их идеальным многозадачным инструментом для терагерцовых беспроводных проектов.
Удивительная универсальность этих радиостанций привела к развитию новых конструкций CubeSat и низкопрофильных приемопередатчиков в спутниковых сетях, которые переходят на SDR. Таким образом, дистанционно управляемые и устойчивые спутники можно будет эксплуатировать без необходимости их создания с нуля. Эта конструкция также служит для освещения передней части спутников терагерцового диапазона.
До сих пор терагерцовые эксперименты вызывали необходимость использования дорогостоящего оборудования для реализации и анализа терагерцовой связи. Мы представляем недорогую, осуществимую и адаптируемую конструкцию испытательного стенда, которая раскрывает истинные возможности терагерцовой технологии.
Терагерцовые испытательные стенды с поддержкой SDR являются недостающим элементом в этой области исследований, и они могут проверять многочисленные типы исследований с простотой и экономической эффективностью. Одним из наиболее многообещающих преимуществ этого проекта является полностью открытая база данных цифровых проектов, что открывает обширную область для экспериментальных исследований. Мы считаем, что это первый шаг на пути в тысячу миль в этой области.
Скрытые проблемы и возможности
Угловое разрешение и полоса пропускания сигнала становятся очень высокими, и ими можно манипулировать в наших интересах с помощью терагерцовой технологии . С другой стороны, обработка сверхширокополосных сигналов представляет собой серьезную потребность. SDR могут легко разделить процессы реального времени и передать нагрузку по обработке не в реальном времени на мощные компьютеры.
Выборка информации — важнейшая и хорошо известная проблема в терагерцовой связи. Современные SDR поддерживают скорость до 6,4 Гбит в секунду, но требуется больше. Наша конструкция выявляет ранее упускаемую из виду проблему: разреженность частот. При расширении частот теряется частотное разрешение, в результате чего остаются окна нерабочих диапазонов. Этот вопрос вызывает обеспокоенность по поводу продолжающихся разработок многодиапазонных терагерцовых устройств.
В сети 6G различные конструкции электромагнитных отражателей станут частью повседневной жизни. Отражатель способен управлять характеристиками волны, включая направление волны. Одним из применений отражателей является физически безопасное соединение между узлами. В природе терагерцового диапазона сеть можно защитить с помощью простой структуры отражателя. Интересный результат состоит в том, что рассеяние на отражателе может быть как разрушительным, так и конструктивным. Аналогичным образом, в нашем исследовании обсуждается множество интересных скрытых возможностей, которые могут привести к поиску новых, самоописывающих моделей.
Что будет дальше?
У нас есть долгая история проектирования и создания прототипов беспроводных испытательных стендов, которая раскрывает истинный потенциал предлагаемых решений со всего мира. Методы использования нескольких антенн, управление лучом, интеллектуальные поверхности, а также активное и пассивное зондирование — это лишь некоторые из приложений, которые могут быть созданы на этом испытательном стенде без необходимости крупных инвестиций.
Эти эмпирические исследования будут способствовать стандартизации терагерцовой связи на следующем этапе. Неизбежна эпоха, когда передача больших данных в повседневной жизни будет осуществляться в мгновение ока.
