伦敦大学学院的研究人员利用宽频率范围打破了 938 Gb/s 的无线传输速度记录。这可能会极大地改善未来的无线通信。
伦敦大学学院的研究人员创造了一项新的无线传输记录，在 5-150 GHz 的频率范围内实现了 938 Gb/s 的速度，比英国 5G 的平均速度快 9,380 倍。这一突破结合了无线电和光学技术，有望在未来几年内实现更快、更可靠的无线通信。
伦敦大学学院（UCL）的研究人员创造了无线传输的新世界纪录，为更快、更可靠的无线通信铺平了道路。
该团队成功在创纪录的 5-150 千兆赫 (GHz) 频率范围内以 938 千兆比特每秒 (Gb/s) 的速度通过空中发送数据。
这一速度比英国目前最佳的平均 5G 下载速度（100 兆比特每秒（Mb/s）或以上）快 9,380 倍，总带宽达到 145GHz，比此前的无线传输世界纪录高出五倍以上。
通常，无线网络使用频率范围较窄的无线电波传输信息。当前的无线传输方法（例如 Wi-Fi 和 5G 移动）主要在 6GHz 以下的低频下运行。
但该频率范围的拥塞限制了无线通信的速度。
伦敦大学学院电子与电气工程系的研究人员首次将无线电和光学技术相结合，通过更广泛的无线电频率范围传输信息，从而克服了这一瓶颈。该研究成果发表在《光波技术杂志》上。
预计这种对无线频谱的更高效利用将有助于满足未来三到五年内对无线数据容量和速度日益增长的需求。
这项研究的资深作者、伦敦大学学院电子与电气工程系的刘志新博士表示：“当前的无线通信系统难以满足日益增长的高速数据接入需求，而用户和光纤网络之间最后几米的容量阻碍了我们的发展。
“我们的解决方案是利用更多可用频率来增加带宽，同时保持高信号质量，并提供访问不同频率资源的灵活性。这将带来超快、可靠的无线网络，克服用户终端和互联网之间的速度瓶颈。
“我们的新方法首次结合了两种现有的无线技术，即高速电子和毫米波光子学，以克服这些障碍。这种新系统可以以前所未有的速度传输大量数据，这对于无线通信的未来至关重要。”
为了解决当前无线技术的局限性，伦敦大学学院的研究人员开发了一种新方法，结合了在 5-50 GHz 范围内表现良好的先进电子技术和使用光产生无线电信息的光子学技术，在 50-150GHz 范围内表现良好。
该团队将电子数模信号发生器与基于光的无线电信号发生器相结合，产生了高质量的信号，使得数据能够在 5-150 GHz 的宽频率范围内传输。
对无线技术的影响
最先进的通信网络依靠多种技术来运作。光纤通信系统在长距离、跨大洲以及从数据中心到人们的家中传输数据。无线技术通常在最后阶段出现，即数据传输距离较短，例如从家用互联网路由器到通过 Wi-Fi 连接到它的设备。
虽然构成现代通信网络主干的光纤近年来在带宽和速度方面取得了巨大进步，但如果在世界各地的家庭、工作场所和公共场所中传输最后几米信息的无线技术没有取得类似的进步，这些进步仍然是有限的。
伦敦大学学院开发的新技术有可能彻底改变各个领域，尤其是人们在家里和其他公共场所所依赖的无线网络连接。
5G 和 6G 网络均采用此类系统，手机用户可以享受更快的移动互联网速度和更稳定的连接。这将使更多人在人口密集的城市环境或大型活动（如音乐会）中使用网络而不会遇到网速减慢的情况，或者为相同数量的用户提供更快的速度。
例如，一部时长两小时的 4k 超高清电影（约 14GB 数据）在 5G 上以 100 Mb/s 的速度下载需要 19 分钟。使用新技术，只需 0.12 秒即可下载完成。
这项研究的作者、伦敦大学学院电子与电气工程系通信与互联系统研究所 (ICCS) 主任伊扎特·达瓦泽教授表示：“无线技术的魅力在于其在空间和位置方面的灵活性。它可以用于光缆铺设有挑战性的场景，例如设备布置复杂的工厂。
“这项工作使无线技术能够跟上下一代数字通信基础设施中射频和光通信系统所实现的更大带宽和速度。”
虽然该技术目前仅在实验室中得到演示，但目前正在制作可用于商业测试的原型系统。如果成功，该技术将在三到五年内投入商业设备。
这项研究的作者之一、ICCS 联合主任、伦敦大学学院光网络组负责人波琳娜·贝维尔教授表示：“我们感谢 UKRI 和 EPSRC 对这项工作的支持，使我们能够在这些领域建立世界领先的试验台和实验能力。它们对于英国国家通信基础设施的未来至关重要，而通信基础设施是一项关键资源。”
参考文献：Zichuan Zhou、Amany Kassem、James Seddon、Eric Sillekens、Izzat Darwazeh 和 Polina Bayvel 撰写的《利用电子和光子辅助信号生成实现 938 Gb/s、5-150 GHz 超宽带空中传输》，2024 年 8 月 21 日，《光波技术杂志》。DOI：10.1109/JLT.2024.3446827
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