Forskere foreslår datakodningsmetode til 6G-standarden

Forskere over hele verden arbejder på metoder til at overføre data i terahertz (THz) området, som ville gøre det muligt at sende og modtage information hurtigere end nutidens teknologi. Men det er meget sværere at indkode data i THz-området end i det GHz-område, der i øjeblikket bruges af 5G-teknologi. En gruppe forskere fra ITMO University har demonstreret muligheden for at modificere terahertz-impulser for at bruge dem til datatransmission. De har offentliggjort deres resultater i Videnskabelige rapporter .

Teleselskaber i avancerede økonomier begynder at vedtage den nye 5G-standard, som vil give tidligere umulige trådløse dataoverførselshastigheder. I mellemtiden, som virksomheder ruller denne nye generation af datanetværk ud, videnskabsmænd er allerede i gang med dens efterfølger. "Vi taler om 6G -teknologier, " siger Egor Oparin, en medarbejder i ITMO University's Laboratory of Femtosecond Optics and Femtotechnologies. "De vil øge dataoverførselshastighederne med alt fra 100 til 1, 000 gange, men implementeringen af ​​dem vil kræve, at vi skifter til terahertz-serien."

I dag, en teknologi til samtidig overførsel af flere datakanaler over en enkelt fysisk kanal er blevet implementeret med succes i det infrarøde (IR) område. Denne teknologi er baseret på interaktionen mellem to bredbånds -IR -impulser med en båndbredde målt i titalls nanometer. I terahertz-området, båndbredden af ​​sådanne impulser ville være meget større - og så, på tur, ville være deres kapacitet til dataoverførsel.

Men forskere og ingeniører bliver nødt til at finde løsninger på mange vigtige spørgsmål. Et sådant problem har at gøre med at sikre interferens af to impulser, hvilket ville resultere i et såkaldt pulstog, eller frekvenskam, bruges til at kode data.

"I terahertz-området, impulser har tendens til at indeholde et lille antal feltoscillationer; bogstaveligt talt en eller to pr. puls, " siger Egor Oparin. "De er meget korte og ligner tynde toppe på en graf. Det er ret udfordrende at opnå interferens mellem sådanne impulser, da de er svære at overlappe."

Et team af forskere ved ITMO University har foreslået at forlænge pulsen i tid, så den ville vare flere gange længere, men stadig blive målt i picosekunder. I dette tilfælde, frekvenserne i en puls ville ikke forekomme samtidigt, men følg hinanden efter hinanden. I videnskabelige termer, dette kaldes kvidren, eller lineær frekvensmodulation. Imidlertid, dette giver en anden udfordring:Selvom chirping-teknologier er ret veludviklede i det infrarøde område, der mangler forskning i teknikkens anvendelse i terahertz-området.

"Vi har vendt os til de teknologier, der bruges i mikrobølgeområdet, "siger Egor Oparin, som er medforfatter til papiret.

"De bruger aktivt metalbølgeledere, som har tendens til at have høj spredning, hvilket betyder, at forskellige emissionsfrekvenser forplanter sig med forskellige hastigheder der. Men i mikrobølgeområdet, disse bølgeledere bruges i single mode, eller, for at sige det anderledes, feltet er fordelt i én konfiguration, en bestemt, smalt frekvensbånd, og som regel, i én bølgelængde. Vi tog en lignende bølgeleder af en størrelse, der passer til terahertz-området og sendte et bredbåndssignal igennem den, så den ville forplante sig i forskellige konfigurationer. På grund af dette, pulsen blev længere i varighed, skiftende fra to til omkring syv picosekunder, hvilket er tre en halv gange mere. Dette blev vores løsning. "

Ved at bruge en bølgeleder, forskere har været i stand til at øge længden af ​​pulserne til en varighed, der er nødvendig ud fra et teoretisk synspunkt. Dette gjorde det muligt at opnå interferens mellem to kvidrede pulser, der tilsammen skaber et pulstog. "Det, der er fantastisk ved dette pulstog er, at det udviser en afhængighed mellem en pulss struktur i tid og spektret, " siger Oparin. "Så vi har tidsmæssig form, eller simpelthen sagt, feltoscillationer i tid, og spektral form, som repræsenterer disse oscillationer i frekvensdomænet. Lad os sige, at vi har tre toppe, tre understrukturer i den tidsmæssige form, og tre tilsvarende understrukturer i den spektrale form. Ved at bruge et specielt filter til at fjerne dele af den spektrale form, vi kan 'blinke' i tidsformen og omvendt. Dette kunne være grundlaget for datakodning i terahertz-båndet."