As futuras redes sem fio da 6ª geração (6G) consistirão em uma infinidade de pequenas células de rádio que precisam ser conectadas por links de comunicação de banda larga. Nesse contexto, a transmissão sem fio em frequências THz representa uma solução particularmente atraente e flexível. Pesquisadores do Karlsruhe Institute of Technology (KIT) desenvolveram agora um novo conceito para receptores terahertz de baixo custo que consistem em um único diodo em combinação com uma técnica de processamento de sinal dedicada. Em um experimento de prova de conceito, a equipe demonstrou transmissão a uma taxa de dados de 115 Gbit / se uma frequência portadora de 0,3 THz em uma distância de 110 metros. Os resultados são relatados em Nature Photonics .

5G será seguido por 6G:a sexta geração de comunicações móveis promete taxas de dados ainda mais altas, latência mais curta, e densidades fortemente aumentadas de dispositivos terminais, enquanto explora Inteligência Artificial (IA) para controlar dispositivos ou veículos autônomos na era da Internet das Coisas. "Para atender simultaneamente o maior número possível de usuários e transmitir dados na velocidade máxima, as futuras redes sem fio consistirão em um grande número de pequenas células de rádio, "explica o professor Christian Koos, que trabalha com tecnologias 6G no KIT junto com seu colega Professor Sebastian Randel. Nessas células de rádio, as distâncias são curtas, de modo que altas taxas de dados podem ser transmitidas com consumo mínimo de energia e baixa emissão eletromagnética. As estações base associadas serão compactas e podem ser facilmente montadas em fachadas de edifícios ou postes de luz.

Para formar uma rede poderosa e flexível, essas estações base precisam ser conectadas por links sem fio de alta velocidade que oferecem taxas de dados de dezenas ou mesmo centenas de gigabits por segundo (Gbit / s). Isso pode ser realizado por ondas portadoras terahertz, que ocupam a faixa de freqüência entre microondas e ondas de luz infravermelha. Contudo, os receptores de terahertz ainda são bastante complexos e caros e geralmente representam o gargalo da largura de banda de todo o link. Em cooperação com Virginia Diodes (VDI) em Charlottesville, NÓS., pesquisadores do Instituto de Fotônica e Eletrônica Quântica (IPQ) do KIT, Instituto de Tecnologia de Microestrutura (IMT), e o Instituto de Física e Tecnologia de Feixes (IBPT) agora demonstrou um receptor particularmente simples e barato para sinais terahertz. O conceito é apresentado em Nature Photonics .

Maior taxa de dados demonstrada até agora para comunicações sem fio THz em mais de 100 metros

"Em seu núcleo, o receptor consiste em um único diodo, que retifica o sinal terahertz, "diz o Dr. Tobias Harter, que realizou a demonstração junto com seu colega Christoph Füllner no âmbito de sua tese de doutorado. O diodo é um chamado diodo de barreira Schottky, que oferece grande largura de banda e que é usado como um detector de envelope para recuperar a amplitude do sinal terahertz. Decodificação correta dos dados, Contudo, além disso, requer a fase dependente do tempo da onda terahertz que geralmente é perdida durante a retificação.

Para superar esse problema, pesquisadores usam técnicas de processamento de sinal digital em combinação com uma classe especial de sinais de dados, para a qual a fase pode ser reconstruída a partir da amplitude por meio das chamadas relações de Kramers-Kronig. A relação Kramers-Kronig descreve uma relação matemática entre a parte real e a parte imaginária de um sinal analítico. Usando seu conceito de receptor, os cientistas alcançaram uma taxa de transmissão de 115 Gbit / s a ​​uma frequência portadora de 0,3 THz ao longo de uma distância de 110 m.

"Esta é a maior taxa de dados demonstrada até agora para transmissão terahertz sem fio em mais de 100 m, "Füllner diz. O receptor terahertz desenvolvido pela KIT se destaca por sua simplicidade técnica e se presta a uma produção em massa econômica.