助力 6G 行動通訊，中國科大提出拍赫茲通訊新框架
12 月 20 日訊息，據中國科學技術大學訊息，12 月 17 日，中國科學技術大學徐正元教授聯合其博士後研究員劉偉杰博士和清華大學王昭誠教授以及英國南開普敦大學 Lajos Hanzo 教授，在國際學術期刊《數字通訊與網路（英文）》上發表了“拍赫茲通訊：用於無線通訊的光譜融合”的研究成果，為第六代（6G）行動通訊提供了新思路。
目前，第五代（5G）行動通訊已進入商用化部署，各國紛紛瞄準未來 6G 行動通訊展開研究工作，力圖搶佔技術快車道。為了實現全頻譜和空間全覆蓋的終極目標，有必要梳理人類所有可用的無線通訊頻段，在排除具有強輻射且對人體有害的 X 光波段以及太赫茲（Terahertz）頻段之後，拍赫茲（Petahertz）頻段成為僅剩的可用通訊頻譜資源
▲拍赫茲頻譜及其相鄰的太赫茲和 X 光譜
近年來，針對特定應用場景，學術界和產業界曾嘗試以多種光波作為資訊載體的無線光通訊（OWC）技術，包括基於照明 LED 的可見光通訊（VLC）、室內紅外光通訊（IRC）、車載紫外光通訊（UVC）、空間鐳射通訊（FSOC）、光保真（LiFi）、水下藍綠光通訊等。
上述技術僅使用拍赫茲頻段內的碎片化頻譜，嚴重製約了通訊網路全域性資源優化效能，也不能很好地適應多種應用環境和不同型別終端，甚至無法滿足使用者特殊的資訊保安和抗干擾要求，比如 VLC 往往還要藉助於 IRC 或 WiFi 技術來實現網路雙向通訊和區域覆蓋功能，不可避免帶來資訊洩露和視覺干擾。
拍赫茲通訊擁有超大頻寬和超高空間分辨能力
▲全空間拍赫茲通訊場景
論文首次提出了拍赫茲通訊新體系框架，突破了傳統肉眼視覺的光譜分段方法，有機融合紅外光、可見光和紫外光多段頻譜，實現拍赫茲全頻段的有效開發利用。
通過頻譜感知智慧選擇波長與空間通道，揭示了全頻段訊號傳輸特性和環境噪聲影響，展現了拍赫茲通訊在室內、室外和水下等全空間場景下的通訊距離和資料速率效能極限，比如室內速率高達幾十太位元每秒（Tbps）、水下距離遠至 500 米，並挖掘了拍赫茲載波潛在的偏振和角動量維度特徵以用於訊號調製與複用，能實現通訊鏈路和網路的靈活智慧配置，服務於全息通訊等新型高速業務與應用。
▲拍赫茲通訊在典型場景下的通訊速率與距離效能
（A: 室內多種發射功率和光束角下的效能，B: 水下三種類型水體和四種波長下的效能）
瞭解到，中國科學技術大學徐正元教授為論文第一作者，清華大學王昭誠教授為論文通訊作者。該研究成果得到了國家自然科學基金委重點專案（61631018）、中科院前沿科學重點專案（QYZDY-SSW-JSC003）和先導專項（XDA22000000）支援。