300GHz/100Gbps通讯系统现身IMS2018

2018-06-20 来源:美克锐科技 作者:张宇 字号:

一年一度的射频领域全球顶级会议IMS2018(美国微波周)上周在美国费城开幕。来自40多个国家超过1万人参加了此次会议,同时有超过600家公司参展。

5G当仁不让的成为此次会议的主题,展出样品覆盖从半导体材料到5G商用系统等各个领域。NTT(日本电报电话公司)和Tokyo Institute of Technology(东京工业大学)则领先一步推出面向6G的太赫兹通讯系统。

NTT联合东京工业大学重新设计了基于InP材料的高速通讯芯片,在300GHz的工作频率实现了全世界最快的传输速率100Gbps.

系统结构如下图:

图1、300GHz通讯系统框架图(图片来自NTT)

早在2016年NTT就推出了基于InP材料/ASK调制方式的300GHz/20Gbps通讯系统。

图2、早期300GHz通讯系统框架图(图片来自NTT)

2017年大阪大学也曾推出采用基于RTD(共振隧穿二极管)技术的通讯系统(310GHz/10Gbps的)。

图3、310GHz/RTD技术通讯系统框架图(图片来自大阪大学)

由于5G理论上也可以实现20Gbps通讯速率,所以突破100Gbps对未来的6G是一道必须跨越的门槛。

然而跨越这道门槛并非易事,首先需要采用更高的通讯载波频率以实现更高带宽,其次需要采用更为复杂的调制方式,第三采用多收多发空间复用增加总的传输速率。

但技术人员发现工作于太赫兹频段的系统芯片信噪比会严重恶化并导致通讯速率低于40Gbps。罪魁祸首是300GHz混频器芯片三个端口(LO/IF/RF)隔离度指标由于寄生电容和装配精度的影响无法满足系统要求。

NTT在芯片中增加了1/4波长传输线和一系列电容并重新设计整个混频器芯片。新设计的芯片成功解决了隔离度问题,通讯系统的SNR信噪比和电性能都得到了大幅提升。最终在2米的距离采用16QAM调制实现了100Gbps的信号传输。

图4、300GHz混频器芯片框架图和实物图(图片来自NTT)

图5、300GH通讯系统实物图(图片来自NTT)

下一步NTT计划将目前的单收单发系统升级为多收多发,同时将采用更复杂的256QAM等调制方式以实现400Gbps的通讯速率。

2008年北京奥运会,NTT与富士电视曾将120GHz的通讯系统用于节目转播引起业界轰动。

N2020年东京奥运会,NTT计划采用100Gbps太赫兹高速通信技术进行现场直播,现在留给他们的时间已经不多了。

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