NTT：世界上首个成功的1.4-Tbit/s亚太赫兹频段传输

为了实现太比特级无线传输以支持21世纪30年代的无线需求，NTT Corporation (NTT)基于32 GHz的超宽带宽成功实现了世界上首个“轨道角动量”(OAM)多路复用大容量无线传输，速度达1.44 Tbit/s。这是一种利用135 GHz至170 GHz范围内的亚太赫兹(sub-THz)频段的创新无线通信技术，将使无线访问海量信息的数据传输速率超过1 Tbit/s。我们旨在与全球合作伙伴共同实施 “创新光无线网络”(IOWN)。这一成就作为其中的关键因素，将以光为中心的大容量通信网络和信息处理基础设施向包括6G在内的无线网络进行延伸。

为了支持基于IOWN和6G的大容量网络和信息处理基础设施，并为未来日益增长的无线通信需求做好准备，NTT正在进行以实现太比特级无线传输为目标的研发工作。为了提高无线通信的容量，NTT正在通过应用具有“轨道角动量”（图1）的无线电波来增加空间复用阶数，从而增加无线传输容量，并使用亚太赫兹频带来增加传输带宽。

NTT的方法是使用称为“巴特勒矩阵”的模拟电路，通过复用多个OAM波来增加空间复用阶数。借助这种方法，在超过1太比特的高容量通信中无需通过大量数字信号处理过程来消除复用数据流之间干扰。

在这项研究中，NTT 推动了亚太赫兹波段波导技术的研发，并成功开发出具有宽带宽和低损耗的集成天线的巴特勒矩阵。集成天线的巴特勒矩阵旨在于非常宽的带宽（即135至170 GHz）上同时生成和分离八个不同的OAM波，可用于复用和传输八路数据信号。此外，通过以两种不同的极化方向进行OAM复用传输，可以同时复用和传输两倍的数据信号而不会产生干扰。我们使用集成天线的巴特勒矩阵进行了传输测试，并在135.5至151.5 GHz和152.5至168.5 GHz的亚太赫兹频段实现了全球首次成功的、速度最高达1.44 Tbit/s的大容量无线传输（图2）。该传输能力相当于当前视频网站可以同时传输约3.5万个超高清4K视频（速度约40 Mbit/s）。这种速度可以为需要超低延迟的应用程序同时传输140个甚至更多未压缩的4K视频（速度约为10 Gbit/s）。

该技术有望实现(i)可与光传输系统相媲美的宽带和高速无线传输，以及(ii)无线和光传输系统之间的无缝连接，无需用于空间复用的复杂数字信号处理系统，因为模拟电路（即巴特勒矩阵）会处理OAM波的复用。下一步，该技术将在更长距离（超过100米）上进行演示，同时设想该技术在现实世界中的各种应用，包括基站之间的无线回传/前传和中继传输（图3）。我们期望，作为IOWN和6G时代一种创新的无线通信技术，该技术的发展最终支持各种未来服务的创建和传播，例如虚拟现实/增强现实(VR/AR)、高清视频传输、互联汽车和远程医疗。