无线通信领域的一项突破表明，太赫兹波有可能绕过障碍物，增强连通性，为先进的网络技术铺平道路。来源:SciTechDaily.com

　　这一突破可能有助于革命在无线通信领域，研究人员公布了一种操纵太赫兹波的新方法，使它们能够绕过障碍物，而不是被障碍物阻挡。

　　虽然蜂窝网络和Wi-Fi系统比以往任何时候都更先进，但它们也很快达到了带宽极限。科学家们知道，在不久的将来，他们将需要过渡到比当前系统所依赖的更高的通信频率，但在此之前，有许多实实在在的障碍挡在路上。

　　布朗大学和莱斯大学的研究人员表示，他们在绕过墙壁、家具甚至人等固体障碍物方面又迈进了一步——他们通过弯曲光线来实现这一目标。

　　太赫兹通信的进展

　　在《通信工程》杂志上发表的一项新研究中，研究人员描述了他们如何帮助解决无线通信中出现的最大僵局之一。目前的系统依靠微波辐射来传输数据，但很明显，未来传输数据的标准将利用太赫兹波，它的数据承载能力是微波的100倍。一个长期存在的问题是，与微波不同，太赫兹信号可以被大多数固体物体阻挡，这使得发射器和接收器之间的直接视线成为后勤要求。

　　一项有助于彻底改变无线通信的研究引入了一种新方法，使太赫兹信号在障碍物周围弯曲。资料来源:插图由米特曼集团提供，编辑

　　布朗大学工程学院教授、该研究的资深作者丹尼尔·米特尔曼(Daniel Mittleman)说:“大多数人可能会使用无线基站，让房间里充满无线信号。”“无论他们搬到哪里，他们都保持着联系。在我们这里讨论的更高的频率，你就不能再这样做了。相反，它将是一个定向光束。如果你四处走动，波束将不得不跟着你，以保持连接，如果你移动到波束之外或有东西阻挡了连接，那么你就得不到任何信号。”

　　研究人员通过创造一个太赫兹信号来绕过障碍物，而不是被障碍物阻挡，从而绕过了这个问题。

　　“这是世界上第一条弯曲数据链路，是实现6G高数据速率和高可靠性愿景的关键里程碑，”该研究的合著者、莱斯大学电气和计算机工程教授爱德华·奈特利(Edward Knightly)说。

　　根据研究人员的说法，这项研究中揭示的新方法可能有助于彻底改变无线通信，并强调在太赫兹频率上运行的无线数据网络的未来可行性。

　　“我们想要每秒更多的数据，”米特尔曼说。“如果你想做到这一点，你需要更多的带宽，而传统频段根本不存在这样的带宽。”

　　新技术的信号传输

　　在这项研究中，米特尔曼和他的同事引入了自加速光束的概念。光束是电磁波的特殊结构，当它们在空间中移动时，会自然地向一侧弯曲或弯曲。这些光束已经在光学频率上进行了研究，但现在正在探索太赫兹通信。

　　研究人员将这个想法作为出发点。他们精心设计了发射机的模式，这样系统就可以操纵产生的电磁波的强度、强度和时间。有了这种操纵光的能力，当固体物体阻挡了光束的一部分时，研究人员使光波更有效地协同工作，以保持信号。从本质上讲，光束通过沿着研究人员设计到发射器中的模式变换数据来适应阻塞。当一个模式被阻塞时，数据传输到下一个模式，如果下一个模式被阻塞，则传输到下一个模式。这使信号链路保持完整。没有这种级别的控制，当波束被阻挡时，系统无法进行任何调整，所以没有信号通过。

　　这有效地使信号在物体周围弯曲，只要发射机没有被完全阻塞。如果它被完全阻塞，则需要另一种方式将数据发送到接收器。

　　“弯曲光束并不能解决所有可能的堵塞问题，但它确实解决了其中的一些问题，并且以一种比其他人所尝试的更好的方式解决了这些问题，”领导这项研究的博士后研究员Hichem Guerboukha说，他现在是密苏里大学堪萨斯城分校的助理教授。

　　研究人员通过广泛的模拟和实验来验证他们的发现，他们绕过障碍，以保持高可靠性和完整性的通信链接。这项工作建立在该团队之前的一项研究的基础上，该研究表明，太赫兹数据链路可以在房间的墙壁上反弹而不会丢失太多数据。

　　实际应用非政府组织的研究

　　通过使用这些弯曲波束，研究人员希望有一天能使无线网络更加可靠，即使在拥挤或受阻的环境中也是如此。这可能会在办公室或城市等障碍普遍存在的地方带来更快、更稳定的互联网连接。然而，在达到这一点之前，还有更多的基础研究要做，还有很多挑战要克服，因为太赫兹通信技术仍处于起步阶段。

　　米特尔曼说:“每个人都问我们的一个关键问题是，你可以弯曲多少，弯曲多远。”“我们已经对这些事情做了粗略的估计，但我们还没有真正量化，所以我们希望能把它画出来。”

　　参考文献:“绕障碍物弯曲太赫兹无线数据链”，作者:Hichem Guerboukha, Bin Zhao, Zhaoji Fang, Edward knight和Daniel M. Mittleman, 2024年3月30日，通信工程。DOI: 10.1038 / s44172 - 024 - 00206 - 3

　　这项工作得到了美国国家科学基金会和空军科学研究办公室的支持。