Comunicação na banda do terahertz

Q: O que é a região de frequência do terahertz?

Embora as tecnologias que utilizam o terahertz podem ser bastante complexas, o terahertz em si é simplesmente uma unidade de frequência igual a 1 trilhão de hertz . Quando se trata do terahertz para o 6G, a banda do terahertz na rede 6G varia de 0,1 a 10 THz . Essa faixa do terahertz é uma área de pesquisa para a futura comunicação 6G. Há diferentes especificações para a faixa do terahertz. O Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos da União Internacional de Telecomunicações (IEEE ITU) define essa faixa de 0,3 a 3 THz.

Q: O que são as ondas terahertz?

As ondas terahertz (THz) são ondas eletromagnéticas localizadas entre as micro-ondas e a luz infravermelha, que são usadas em diferentes áreas, como a comunicação sem fio na banda do terahertz . Os comprimentos de onda estão na faixa de 0,03 a 3 mm . A região do terahertz é uma área de pesquisa fundamental para o 6G, visto que oferece bandas de frequência contíguas e amplas para atender à demanda por altas taxas de transferência de dados .

Q: O 5G usa frequências na faixa do terahertz?

A banda do terahertz abrange frequências acima de 100 GHz . O 5G , no entanto, utiliza apenas frequências até 71 GHz , o que pode afetar o desempenho das aplicações da comunicação na banda do terahertz .

Frequências na faixa do terahertz para o espectro 6G

Enquanto o 5G já usa frequências de ondas milimétricas muito altas, o 6G visa a frequências ainda mais altas (além de 100 GHz), para atender à demanda por taxas de transmissão de dados mais altas e também por uma latência menor do que a do 5G NR. O uso de frequências de até 330 GHz para comunicação é atualmente objeto de pesquisa acadêmica; por sua vez, o setor de redes sem fio está se concentrando na banda D (110 GHz a 170 GHz) e no espectro de banda média (7 GHz a 24 GHz).

No entanto, a comunicação 6G também operará em todas as frequências que já oferecem suporte para as redes 5G atuais, como as de ondas milimétricas e as tradicionais bandas de frequência inferiores a 8 GHz.

Além disso, muitas aplicações são possíveis dentro dessas frequências, como geração de imagens não destrutiva (scanners de segurança) e espectroscopia (análise de materiais).

Visão geral das bandas de frequência do 6G e 5G. O 6G adicionará novas faixas de frequência na faixa do subterahertz.

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A comunicação na banda do terahertz é apenas um dos componentes da tecnologia 6G, juntamente com a comunicação e sensoriamento integrados (ISAC) ou sensoriamento e comunicação conjuntos (JCAS), IA e aprendizado de máquinas (ML) e superfícies inteligentes reconfiguráveis (RIS). É muito provável que ela seja indispensável para atender aos requisitos almejados de taxa de transferência máxima e latências extremamente baixas. Além disso, a comunicação na banda do terahertz dá origem a novas aplicações interessantes, como a comunicação holográfica.

Comunicação na banda do terahertz: áreas de pesquisa

A indústria das telecomunicações está pesquisando ativamente sobre tecnologias que utilizam o terahertz e a Rohde & Schwarz está apoiando atividades de pesquisa em organizações dedicadas ao desenvolvimento do 6G, assim como em universidades e institutos de pesquisa na Europa, Ásia e nos Estados Unidos. Como uma parceira ativa no projeto 6G-TERAKOM, uma das metas que a Rohde & Schwarz está almejando é a pesquisa e o desenvolvimento de um sistema de rede sem fio adequado com antenas integradas na faixa do terahertz. A banda D (de 110 a 170 GHz) é uma das principais e mais promissoras bandas de frequência para a pesquisa do 6G até agora.

A Rohde & Schwarz também coordena o projeto 6G-ADLANTIK, no qual tecnologias e componentes estão sendo desenvolvidos para frequências na faixa do terahertz baseadas na integração fotônica-eletrônica. Esses componentes podem ser usados para transferências de dados rápidas, assim como para inovadoras técnicas de medição.

Publicação técnica: « Fundamentals of THz technology for 6G »

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Publicação técnica

Fundamentos da tecnologia THz para 6G

Esta publicação técnica oferece uma visão geral dos fundamentos das ondas THz e de suas características para várias aplicações, com foco nas comunicações com base em 6G.

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Tecnologia 6G na banda do terahertz: os desafios de teste

Existem diferenças consideráveis entre as tecnologias que utilizam frequências de micro-ondas, ondas milimétricas e terahertz. A faixa do terahertz apresenta novos desafios para componentes semicondutores e requer campanhas adicionais de sondagem de canais a fim de desenvolver novos modelos de canais para frequências ainda mais altas.

Novos componentes semicondutores são necessários para a faixa do terahertz, que sejam adequados para o mercado de massa. Esses componentes devem fornecer uma alta potência de saída em frequências extremamente altas. Essa demanda por uma maior largura de banda representa um grande desafio para a indústria de semicondutores, já que componentes como amplificadores de potência (por exemplo, circuitos integrados de micro-ondas monolíticos) influenciam significativamente no funcionamento de todo o sistema, incluindo potência de saída, eficiência, largura de banda e outros aspectos.

O desenvolvimento da comunicação na faixa do subterahertz como previsto para o 6G, além disso, só é possível com base em um sólido entendimento das propriedades da propagação de ondas eletromagnéticas. A pesquisa sobre medições de propagação de canal acima de 100 GHz é, portanto, essencial nessa faixa de frequência (apesar de insuficientemente pesquisada), na qual a propagação é fortemente influenciada por corpos humanos, veículos e condições ambientais, como a chuva. Os modelos de canais 5G existentes devem ser verificados e ajustados para refletir corretamente o impacto do ambiente, tornando o desenvolvimento dos inovadores e precisos instrumentos de medição do terahertz uma etapa fundamental quando se trata da pesquisa sobre o 6G.

Comunicação na banda do terahertz: nossas soluções de teste e medição

A Rohde & Schwarz já está lidando ativamente com os requisitos para a comunicação na banda do terahertz para o 6G com as existentes e novas soluções inovadoras de teste e medição para geração e análise de sinais. Ela está ajudando a preparar o caminho para a próxima geração da comunicação sem fio, além de contribuir com a ampla experiência em testes e medições e soluções inovadoras para a pesquisa sobre o 6G. A maioria das atividades de pesquisa se concentra na banda D, que atualmente é uma das candidatas mais promissoras para a frequência do 6G.

A configuração simples e de alto desempenho da Rohde & Schwarz para investigar sinais com medições de canal na banda D consiste em:

Os benefícios das nossas soluções de teste de última geração para pesquisa sobre o 6G:

Instrumentos prontos para uso que são fáceis de montar e configurar
Solução totalmente integrada e calibrada com potência de saída e frequência definidas
Os front-ends ocupam pouco espaço, pois um sintetizador interno fornece um oscilador local (LO), o que significa que nenhuma fonte de sinal analógico adicional é necessária para um excelente desempenho de ruído de fase
Possibilidade de mais aprimoramento do desempenho da solução de teste com acessórios inteligentes (por exemplo, filtros passa-faixa, amplificadores de potência transmitida)

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Soluções de teste do 6G para aplicações de comunicação na banda do terahertz

Gerador de sinais vetoriais R&S®SFI100A

Gerador de sinais vetoriais R&S®SMW200A

Analisador de espectro e sinal R&S®FSW

Front-end R&S®FE170ST

Front-end R&S®FE170SR

Front-end R&S®FE110ST

Front-end R&S®FE110SR

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