中國工程院院士、北京郵電大學(xué)教授張平在2023中國無線電大會主論壇上，作了題為《6G太赫茲高頻段通信》的專題報告。

張平院士指出，6G最重要的維度有兩個，一個是無所不在的連接，另一個是無所不在的智慧。我們可以看到移動通信演進的邏輯是這樣的，從1G到4G我們需要頻段以提供更大的帶寬，到了5G要支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，增加了兩個通信維度。在6G又增加了兩個不同的場景，不僅要支持陸地還要支持空間，要跟人工智能結(jié)合起來，這是它的主要特征，在這方面國際化的標準已經(jīng)啟動。要從毫米波發(fā)展到太赫茲，我們要把這個頻段的物理特性和建模傳統(tǒng)搞得非常清楚，并在這個基礎(chǔ)上構(gòu)建信道算法和應(yīng)用。

國內(nèi)外對太赫茲有很高的研究熱情。ITU、IEEE、IMT-2030等標準化組織已設(shè)立多個任務(wù)組，初步劃分了多個太赫茲通信頻段;地面通信和非地面通信應(yīng)用都在不斷推動太赫茲通信從器件、信道、算法、組網(wǎng)到應(yīng)用等多維度全面演進。從國內(nèi)外的研發(fā)情況看有兩條主要路線：固態(tài)混頻電子學(xué)方法與光輔助太赫茲技術(shù)。其優(yōu)缺點也很明顯：傳輸速率提升大，但傳輸距離和應(yīng)用仍受限。目前美國加州大學(xué)歐文分校研制的太赫茲系統(tǒng)實時傳輸峰值速率達到20Gbps，我國電子科技大學(xué)做出了220GHz頻段20Gbps實時通信樣機，華為做出了220GHz頻段20Gbps 3.6公里通信樣機。

當前，6G太赫茲技術(shù)存在以下主要挑戰(zhàn)：一是信道測量與建模，6G關(guān)鍵技術(shù)對6G頻譜規(guī)劃提出了更多的需求;二是超高頻器件性能，超寬帶基帶信號的發(fā)送和接收需要突破;三是超高速基帶處理，太赫茲通信傳輸速率高、頻帶寬、射頻非理想性突出，給超寬帶信號采樣、高速基帶信號處理、基帶數(shù)字電路設(shè)計與實現(xiàn)帶來極大挑戰(zhàn);四是超高效組網(wǎng)技術(shù)，6G組網(wǎng)向智簡、開放、綠色方向演進，太赫茲通信波束窄，移動場景下終端將發(fā)生頻繁切換，波束管理的精確性和實時性也更具挑戰(zhàn)，難以適配6G網(wǎng)絡(luò)的智簡化需求。

當前，我們離實現(xiàn)太赫茲無線通信還有距離，要在基礎(chǔ)方面做研究。太赫茲信道研究，是太赫茲通信系統(tǒng)設(shè)計、研發(fā)和評估的基礎(chǔ)與前提。在太赫茲信道測量平臺方面，要基于時域相關(guān)原理，利用三維高精度自動旋轉(zhuǎn)平臺搭建太赫茲信道測量平臺，開展多頻段、多場景的太赫茲信道測量。在太赫茲信道特性方面，開展220-330GHz頻段短距離場景太赫茲路徑損耗測量與建模研究，彌補目前100GHz以上太赫茲信道研究的缺失?；诤撩撞?、太赫茲多頻段信道測量，揭示了太赫茲信道多徑分布的稀疏性，提出基于簇功率非均勻分配的稀疏性模型，以修正標準模型的不足。

經(jīng)過20年的積累凝聚，我們持續(xù)更新發(fā)布標準信道模型仿真平臺，在ITU網(wǎng)站公開共享，支撐全球高校、企業(yè)開展移動通信技術(shù)創(chuàng)新和標準推動。我們在全球首發(fā)了6G信道模型仿真平臺BUPTCMG-6G(BUPT ChannelModelGenerator 6G)。

6G太赫茲技術(shù)演進有以下幾個方向：一是高速大帶寬信號采樣，二是低復(fù)雜度基帶信號處理，三是太赫茲-智能反射面一體化技術(shù)。

張平院士指出，太赫茲通信作為現(xiàn)有空口傳輸方式的有益補充，被認為有可能應(yīng)用于全息通信、超大容量數(shù)據(jù)回傳等超高速傳輸需求場景。太赫茲通信技術(shù)仍面臨核心器件不足、算法實時性差、組網(wǎng)復(fù)雜度高等挑戰(zhàn)。雖然國內(nèi)多家研發(fā)單位已完成了固態(tài)電子類和光電結(jié)合類太赫茲通信樣機的研制與驗證，但在實時性、空間復(fù)用、功耗、通信距離等方面還需突破。太赫茲通信應(yīng)用落地需求仍待探索，需要不斷突破各項關(guān)鍵技術(shù)，逐步明確太赫茲通信技術(shù)路線，大力促進太赫茲通信產(chǎn)業(yè)化成熟發(fā)展。

太赫茲科技是指工作頻段在0.1到10太赫茲的電磁波技術(shù)。它的特點是低頻段電磁波的穿透力強，高頻段電磁波的反射能力強，可以透過許多材料如紙張、塑料、布料、木材等進行成像，甚至可以穿透衣物，實現(xiàn)“隱形通信”功能。

01隱形通信與人體組織的相互作用機制相近，也能實現(xiàn)無創(chuàng)檢測和成像。在隱秘通信領(lǐng)域，太赫茲技術(shù)可以利用物質(zhì)的吸收、反射和散射特性，實現(xiàn)隱秘通信，輕松破解安全系統(tǒng)，造成巨大安全威脅。因此，在太赫茲通信中加密技術(shù)和安全措施顯得尤為重要。

太赫茲技術(shù)在隱形通信領(lǐng)域的發(fā)展前景廣闊，但同時也需要強有力的安全保障措施。隱形通信帶來的便利性也常常威脅著個人或集體的信息安全和國家安全。因此，在太赫茲通信技術(shù)的發(fā)展過程中，應(yīng)該在安全性方面加強技術(shù)和管理保障。

02醫(yī)學(xué)診斷太赫茲科技在醫(yī)療診斷領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用前景。太赫茲波譜技術(shù)能夠檢測生物分子的振動模式，因此在人體內(nèi)的分子和細胞生物學(xué)研究上具有廣泛的應(yīng)用。

通過對人體組織的太赫茲光譜分析，可以診斷出各種疾病，如癌癥和糖尿病等，有效提高疾病診斷的準確性。此外，太赫茲技術(shù)在人體組織成像和腫瘤檢測方面也具有突破性的應(yīng)用，有望替代傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，如X射線照射、MRI和CT等。

我曾經(jīng)在醫(yī)院實習(xí)期間目睹過太赫茲技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用。一位患有肺癌的患者來到醫(yī)院，通過太赫茲技術(shù)對他的肺部進行了高精度的診斷。

通過掃描圖像數(shù)據(jù)的處理和分析，醫(yī)生很快確定了患者肺部的惡性腫瘤的位置和大小，便于隨后的治療方案制定。這讓我深刻認識到太赫茲技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域中的重要性和應(yīng)用前景。

然而，太赫茲醫(yī)學(xué)診斷目前仍處于研究和試驗階段，產(chǎn)業(yè)化程度比較低，技術(shù)門檻較高，需要投入大量資金和人力資源。未來的發(fā)展趨勢是將技術(shù)應(yīng)用到移動醫(yī)療端和智能醫(yī)療設(shè)備上，使其應(yīng)用更加廣泛和普及化。

1.高速傳輸：太赫茲頻段

通信

技術(shù)是一種高速傳輸技術(shù)，具有較大的頻帶和高的傳輸速率。在可用頻段內(nèi)，太赫茲頻段的通信速率可達Gbps級別，因此，在需要大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊?，太赫茲通信技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)勢。

2.較小的

信號

衰減：太赫茲波在大氣中傳輸時，由于其波長在微米到毫米級別，相對于電磁波，其與大氣中分子之間的碰撞減弱相對較小，導(dǎo)致其衰減十分有限。這種特性使得太赫茲通信技術(shù)在建筑物內(nèi)或城市街區(qū)之間傳遞信號時也表現(xiàn)出了良好的性能。

3.高分辨率成像：太赫茲波具有較高的穿透能力和信號分辨率，可以用于對物體的成像。因此，太赫茲通信技術(shù)不僅可以用于無線通信，還可以用于醫(yī)學(xué)、安全

檢測

、非破壞性檢測等多個領(lǐng)域。

4.低功率傳輸：太赫茲波的穿透性相對較弱，因此其傳輸能力較電磁波較為有限。在一定范圍內(nèi)，太赫茲波的傳輸功率非常小，因此對人體和環(huán)境的影響也較小。

5.阻擋能力強：與其他無線通信技術(shù)相比，太赫茲頻段通信技術(shù)具有較強的阻擋能力，可以有效地避免信號的干擾和截獲。

總的來說，太赫茲頻段通信技術(shù)的主要作用是在高速數(shù)據(jù)傳輸、高清圖像傳輸、遠距離通信、安全檢測、醫(yī)療成像等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。尤其是在構(gòu)建

5G

通信網(wǎng)絡(luò)

的過程中，太赫茲通信技術(shù)被認為是解決高容量、低延遲等技術(shù)難點的重要手段之一。同時，太赫茲頻段通信技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，成為軍事情報收集和作戰(zhàn)指揮的重要工具。

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