Page 14 - 网络电信2022年7/8月刊

图3 太赫兹应用场景分析 传 统 数 据 中 心 面 临 着 复 杂
度、可靠性、功耗、维护成本、
空间占用等多方面的挑战。引入
无线太赫兹链路，并在数据中心
内提供可重新配置的路由，可以
增强系统的灵活性，并在不减少
带宽的情况下降低布线成本。
太 赫 兹 在 实 现 超 高 速 有 线
网络与个人无线设备之间的无缝
高速互连时，能够提供太比特无
线局域网（WLAN）、高清全息
视频会议等服务。无线个域网
（WPAN）可以通过太赫兹建立附
近设备间的太比特每秒链路，在
室内桌面等范围支持个人设备之
间的超高速率数据传输。
在小尺度应用场景中，太赫
兹通信可以实现超宽带安全通信
链路，相关应用主要包括无人爆
炸物探测、有毒气体检测、雷达
通信和极窄波束防窃听等。
3.微尺度应用场景
1.大尺度应用场景
通信距离小于1m的微尺度通信是太赫兹通信的特色应用，
太赫兹可应用于传输距离大于100m的室外场景，包括回传/
它可以有效避免由太赫兹波段高路径衰减和分子衰减带来的负
前传链路、太空应用、车载网络等。由于室外太赫兹传播容易
面影响。
受到水蒸气、雨、云雾等因素的影响，因此在设计时需要预留
自助服务机（KIOSK）系统要求终端具有高速率数据传输能
额外的链路增益。
力。KIOSK 可以将大量数据下载到用户终端，并在火车站、购
超密集网络部署和多点传输协作驱动大容量无线回程链
物中心等公共区域提供服务。用户与自助服务终端之间的距离
路的发展。因此，太赫兹无线回传应运而生。国际移动通信
通常小于10cm。在进行微尺度通信时，太赫兹需要满足近距离
（IMT）2020和下一代通信系统都要求前传链路的传输容量必须
传输范围和点对点（P2P）网络拓扑要求。
远大于10Gbit/s，而太赫兹可以很好地满足这一要求。由于存
高速太赫兹无线链路可以连接多个印制电路板（PCB），也
在极高的传输损耗和器件限制，因此太赫兹在应用于室外回传/
可以连接设备内部同一PCB上的芯片。通过平面纳米天线，太赫
前传等时需要配备高增益指向性天线。
兹可以实现无线片上网络的可扩展形式，创建超高速链路，以
未来车与车、车与基础设施通信的大带宽连接，要求无
满足面积受限和通信密集片上场景的严格要求。
人驾驶汽车具有实时信息服务和数据批量下载的能力。虽然太
由于太赫兹波长与分子尺寸接近，我们可以通过纳米传感
赫兹是支持车载网络通信的可靠技术，但它仍需要满足车辆调
器来监测胆固醇、癌症生物标志物等，还可以通过构造纳米传
度、自主链路建立、区域间车辆控制切换、地图规划，以及太
感器网络来收集有关用户的健康数据。通过纳米传感器与微型
赫兹频谱的有效利用等需求。
设备之间的无线接口，可以实现健康数据的上报。与伽马射线
为了满足空间通信网络的需求，我们可以使用太赫兹频谱
等健康检测方法相比，太赫兹健康监测具有更高的安全性。
资源以获得超高数据速率和较低能耗。将太赫兹应用于仅考虑
自由空间损耗的卫星应用场景 [10] 可以摆脱分子衰落等因素带来 三、太赫兹基带处理算法
的衰减，并扩大可连续利用的频谱带宽。尽管如此，太赫兹目
太赫兹存在功率放大器非线性、同相/正交（I/Q）不平
前仍然面临着高增益极窄定向波束难以对准的问题。
衡、相位噪声严重等问题。此外，当前的物理层主要是针对
2.小尺度应用场景 52.6GHz以下频谱进行优化的，对太赫兹频段的优化比较少。因
小尺度应用场景是指太赫兹技术在1～100m传播距离的应用
此，太赫兹相应的器件设计优化和基带处理算法仍需要进一步
场景。
研究。
太赫兹频段通信可用于6G蜂窝小区，在10m的覆盖范围内能 1.波形设计
够提供超高速率的数据通信，并实现超高速有线网络与无线设
在进行太赫兹频段的波形设计时，我们应考虑太赫兹的
备之间的无缝连接。此外，太赫兹还适用于室内和室外场景，
特有性质，例如路径损耗极高、信道稀疏、时间扩展严重、延
可以支持静态和移动用户通信。
迟扩散大、载波频率偏移、相位噪声高、多普勒频移扩展变大
网络电信 二零二二年七，八月 15