Obecnie wykorzystywane pasma radiowe zaczynają się stopniowo zapełniać. Dlatego badacze poszukują nowych obszarów widma elektromagnetycznego, które pozwolą na przesyłanie danych jeszcze szybciej i w większych ilościach. Jednym z najbardziej obiecujących kandydatów są fale terahercowe (THz) o częstotliwościach nawet dziesięć razy wyższych niż stosowane dziś w technologii 5G fale milimetrowe.
Szybsze pasmo dla przyszłych sieci
Fale terahercowe mogą umożliwić transmisję danych z niespotykaną dotąd przepustowością. Problem polega jednak na tym, że większość dotychczasowych eksperymentów w tym paśmie wykorzystywała sygnały modulacyjne, które nie są zgodne ze standardami 5G. Tymczasem przyszłe systemy 6G będą musiały współpracować z istniejącymi rozwiązaniami telekomunikacyjnymi.
Kolejnym wyzwaniem jest szerokość pasma. W obecnych sieciach 5G maksymalna szerokość kanału wynosi 400 MHz, podczas gdy przyszłe systemy będą wymagały transmisji sygnałów o szerokości kilku gigaherców. Oznacza to konieczność opracowania nowych metod przesyłania i przetwarzania sygnału.
Testy w laboratorium w Kioto
Zespół badaczy z Uniwersytetu w Kioto, kierowany przez Hiroshiego Haradę i Yusuke Kodę, postanowił sprawdzić, jak można dostosować istniejące rozwiązania 5G do pracy w paśmie terahercowym. Naukowcy uznali, że konieczne będzie zmodyfikowanie części parametrów stosowanych w obecnych systemach, aby zapewnić stabilne działanie odbiorników w nowych warunkach.
W tym celu opracowali specjalne stanowisko testowe wykorzystujące technologię software-defined radio (SDR). System pozwala przesyłać ultraszerokopasmowe sygnały, których szerokość jest nawet 20 razy większa niż w kanałach 5G używanych obecnie w Japonii. Jednocześnie zachowano zgodność ze standardami komunikacyjnymi obowiązującymi w sieciach 5G.
Łączność przy prędkości 1000 km/h
W laboratorium naukowcy przeprowadzili symulacje warunków ekstremalnej mobilności. Testy obejmowały scenariusze odpowiadające prędkościom sięgającym 1000 km/h, czyli znacznie większym niż w typowych sieciach mobilnych.
Do oceny jakości transmisji wykorzystano wskaźnik BLER (Block Error Rate), określający odsetek błędnych bloków danych. Jeśli odbiornik nie był w stanie prawidłowo zsynchronizować się z sygnałem, dany blok uznawano za błąd.
Okazało się, że tradycyjne metody przetwarzania sygnału – opracowane z myślą o niższych częstotliwościach – przestają działać poprawnie przy prędkościach około 700–1000 km/h, nie osiągając wymaganego poziomu błędów poniżej 10%. Dopiero zastosowanie nowej metody opracowanej przez badaczy pozwoliło utrzymać stabilną transmisję we wszystkich testowanych warunkach.
Krok w stronę przyszłości komunikacji
Wyniki badań pokazują, że stabilna transmisja w paśmie terahercowym jest możliwa nawet w bardzo dynamicznych warunkach, gdzie pojawiają się duże przesunięcia częstotliwości sygnału. To ważny krok w kierunku budowy przyszłych systemów komunikacyjnych.
Technologia ta może znaleźć zastosowanie w wielu scenariuszach – od stacjonarnych systemów bezprzewodowych, przez klasyczne sieci mobilne, aż po sieci nieterestrialne, obejmujące komunikację z satelitami czy platformami stratosferycznymi. Badacze podkreślają, że ich prace mogą przyspieszyć rozwój ultraszybkich systemów bezprzewodowych opartych na falach terahercowych, które staną się fundamentem technologii 6G.
Źródło: Uniwersytet w Kioto
