6G不僅僅是5G的演進。每一代蜂窩技術(shù)都是變革性的。4G 為移動互聯(lián)網(wǎng)注入活力，而 5G 將蜂窩通信擴展到智能手機之外。6G 將繼續(xù)將移動通信推向新的高度，超越傳統(tǒng)的蜂窩通信設(shè)備和應(yīng)用程序。

與目前用于 4G 和 5G 的信息相比，6G 正在考慮的亞太赫茲 （THz） 頻率上可用的寬帶寬將能夠傳輸大量信息。這些頻率可以使虛擬現(xiàn)實 （VR） 和增強現(xiàn)實 （AR） 應(yīng)用受益于沉浸式全息圖。

使設(shè)備能夠在亞太赫茲頻率下運行首先要研究和了解材料特性、半導(dǎo)體、天線，甚至是新的數(shù)字信號處理 （DSP） 技術(shù)。研究人員正在研究如何使用磷化銦 （InP） 和硅鍺 （SiGe） 等材料來開發(fā)高功率和高度集成的設(shè)備。幸運的是，大學(xué)、商業(yè)實體和國防工業(yè)多年來一直在研究和使用這些化合物半導(dǎo)體技術(shù)，并不斷推動提高頻率上限并改善噪聲和線性等其他領(lǐng)域的性能。了解系統(tǒng)性能是 6G 商業(yè)化行業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)之一。

6G新技術(shù)

以通信系統(tǒng)中的誤差矢量幅度 （EVM） 級別為例，這是用于評估復(fù)雜無線電調(diào)制方案的關(guān)鍵性能指標。它是無線電發(fā)射和接收鏈的噪聲和線性性能的函數(shù)。這一方面推動了 6G 系統(tǒng)組件和電路設(shè)計的許多方面。今天，6G 的幾個項目專注于設(shè)備和對低于太赫茲頻率的放大器、天線和濾波器等集成設(shè)備的噪聲水平的理解。

對更高數(shù)據(jù)速率的不懈需求推動行業(yè)向更高頻率發(fā)展，從而獲得更大的可用帶寬。這是幾代蜂窩技術(shù)的持續(xù)趨勢，最近的趨勢是將 5G 擴展到 24 和 71 GHz 之間的頻段，這有助于說明這部分 6G 研究可能采取的路徑。隨著使用頻率范圍 2 （FR2） 頻段的商用系統(tǒng)的推出，業(yè)界不斷改進技術(shù)，第三代合作伙伴計劃 （3GPP） 繼續(xù)推進該標準以幫助移動性、鏈路管理和電源管理。這一切都是由需要如此高數(shù)據(jù)速率的用例告知的。雖然“殺手級應(yīng)用”可能還沒有出現(xiàn)，但對數(shù)據(jù)的日益增長的需求已經(jīng)全面展開。

除了與射電天文學(xué)相關(guān)的一些實驗要求和細節(jié)外，監(jiān)管機構(gòu)尚未最終確定有關(guān)這些頻段的政策。然而，鑒于對此類短波長的系統(tǒng)集成的要求，測量和被測設(shè)備之間的互連只能通過三種方式實現(xiàn)：晶圓探針、波導(dǎo)或通過天線的空中 （OTA）。晶圓探測僅適用于暴露 IC 的驗證。波導(dǎo)矩形 （WR） 6.5 覆蓋 110 至 170 GHz 頻率；WR3.4 指 220 至 330 GHz 頻率；并且還提供許多現(xiàn)成的互連配件。對于OTA，至少在美國，聯(lián)邦通信委員會（FCC）已經(jīng)開放了95到330GHz頻段進行實驗并為這些頻段提供實驗許可證。

對于這些頻率，只有一個標準可以適用于通用通信收發(fā)器規(guī)范，并且沒有使用該標準 （802.15.3d） 的商業(yè)系統(tǒng)。因此，一個很好的起點是探索可以在這些頻段使用的調(diào)制和編碼格式。

然后，您需要在 sub-THz 頻率下測試系統(tǒng)的性能。有許多挑戰(zhàn)需要解決，但可以分為以下幾類：

產(chǎn)生足夠的功率來克服半導(dǎo)體中更高的傳播損耗和限制。

天線設(shè)計和與發(fā)射器和接收器的集成。

設(shè)計具有盡可能低的噪聲系數(shù)的接收器。

整個可用頻段的高保真調(diào)制。

高速數(shù)字信號處理，以適應(yīng)來自寬帶寬塊的高數(shù)據(jù)速率。

克服材料特性的物理障礙和降低系統(tǒng)中的噪音是您集中精力的重要方面。這就要求開發(fā)新技術(shù)以達到高頻以及數(shù)字化和測試和測量。研究亞太赫茲系統(tǒng)需要寬帶寬測試儀器。

圖 1提供了一個 sub-THz 測試臺示例，該測試臺能夠在稱為 H 波段的 220-330 GHz 頻率下執(zhí)行測量。測試臺發(fā)射機具有一個模擬帶寬為 32 GHz 的多通道任意波形發(fā)生器 （AWG），可生成調(diào)制的直接中頻 （IF）、一個將 AWG 的 IF 信號轉(zhuǎn)換為 sub-THz 頻率的上變頻器，以及一個矢量信號發(fā)生器為上（下）轉(zhuǎn)換器提供低相位噪聲本地振蕩器（LO）。

測試臺還包括一個用于執(zhí)行功率測量的功率計。在接收路徑上，下變頻器將 sub-THz 頻率帶入可測量的 IF，高性能多通道示波器將 IF 信號數(shù)字化。相同的測試臺可以通過對所需頻段使用不同的上變頻器和下變頻器來執(zhí)行較低頻率的測量。

6G 信道表征

一旦你有了一個工作系統(tǒng)，你可能想要表征這些信號傳播的通道。信道探測研究在新型通信頻段的背景下尤其重要——特別是 6G 的亞太赫茲區(qū)域。需要信道探測特性，以便可以使用包含城市間反射器（如汽車、建筑物和人員）的無線電信道數(shù)學(xué)模型來設(shè)計收發(fā)器技術(shù)的其余部分。這包括調(diào)制方案、克服信道變化的編碼和前向糾錯 （FEC） 編碼。

圖 2為工作在 110-170 GHz 的 D 波段創(chuàng)建信道探測設(shè)置。資料來源：是德科技

圖 2顯示了 D 頻段（110-170 GHz）的信道探測配置。此設(shè)置還可以在這些頻率和更高頻率（140-220 GHz 的 G 波段）下執(zhí)行 EVM 測量。相同的硬件設(shè)置，如圖 1 所示，可以通過添加信道探測信號生成和分析軟件來執(zhí)行信道探測測量（圖 3）。

圖 3此信道探測測量設(shè)置在 144 GHz。資料來源：是德科技

需要注意的一個重要方面是接收器系統(tǒng)通常使用基帶處理來減輕信道損傷。定制測試系統(tǒng)接收器的現(xiàn)場可編程門陣列 （FPGA） 可以讓您在通過 OTA 通道傳輸寬帶寬信號的過程中評估實時基帶算法。

準備好應(yīng)對 6G 了嗎？

實際的 6G 實施預(yù)計將在 2030 年出現(xiàn)。這聽起來可能很遙遠，但考慮到所需的技術(shù)改進，它需要那么長的時間并且比您想象的更快到達。6G研究進展順利。這項技術(shù)將擴展并遠遠超越 5G 的能力，標志著加速數(shù)字化和推動業(yè)務(wù)創(chuàng)新的無線新時代的開始。所以，現(xiàn)在參與其中還為時不晚。