太赫茲通信關鍵技術與發展愿景

      摘要： 6G研究已啟動，太赫茲通信技術以其支持超大帶寬資源和超高通信速率等技術特點成為未來6G愿景實現的關鍵候選技術。從太赫茲通信技術特點出發，討論了太赫茲通信未來可能的應用場景，系統分析了太赫茲通信的關鍵技術方向、產業發展現狀與面臨挑戰，提出了未來太赫茲通信技術的目標愿景與發展建議。

引言

      隨著5G商用啟動，產業界對未來B5G/6G技術研發工作日趨關注。2019年3月，芬蘭奧盧大學6G Flagship在芬蘭舉行了首屆6G無線峰會，基于參會專家討論和分享的觀點，2019年9月發布了全球6G白皮書[1]，內容涵蓋6G的關鍵驅動因素、演進要求、挑戰和研究問題等。2019年11月3日，我國科技部召集發改委、工信部、教育部、中科院，自然科學基金委等單位,成立了國家6G技術研發推進工作組和總體專家組，舉行了6G研究啟動儀式，標志著我國6G技術研發工作的正式啟動。

      6G Flagship白皮書[1]認為，未來6G通信愿景的特征是“泛在”“無線” “智能”，未來6G可以提供無縫覆蓋的泛在無線連接，提供情景感知的智能服務等應用。目前形成共識的6G愿景至少需要包含以下幾個特征：與AI技術的深度融合，峰值速率達到Tbit/s，會采用新型的多址和編碼技術，會有空天地海多維度一體化通信以及從宏觀到微觀的多尺度通信等等。實現上述愿景需要各個方向的關鍵技術的突破和支撐，目前6G技術研究仍處于探索起步階段，技術路線尚不明確，關鍵指標和應用場景還未有統一的定義，但是業界基本能夠達成共識的是：太赫茲通信作為新型頻譜技術，將會是6G愿景實現的關鍵底層技術。

      太赫茲波是指頻段在0.1-10THz之間，波長在30um-3000um之間的電磁波。該頻段電磁波位于微波波段和可見光波段之間，低頻段部分與毫米波段有部分重合。太赫茲頻段電磁波在頻帶資源等方面的獨有特性，使其成為適合未來6G通信的關鍵支撐技術。

      國際各國開端投入太赫茲的研制熱潮。2004年，美國將太赫茲科技評為"改變未來國際的十大技能"之一；日本于2005年1月8日更是將太赫茲技能列為"國家支柱十大要點戰略目標"之 首，舉全國之力進行研制；我國在2005年11月專門召開了"香山科技會議"，約請國內多位在太赫茲研究范疇有影響的院士專門評論我國太赫茲事業的發展方向，并制定了我國太赫茲技能的發展規劃，別的，美國、歐洲、亞洲、澳大利亞等許多國家和地區、組織、企業、大學和研究組織紛紛投入到太赫茲的研制熱潮之中。太赫茲的應用會是在環保水處理設備上一次新的革命。