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超越5G跨入6G!大阪大学开发太赫兹IC,300G带宽、可实时传输无损8K视频
发布时间:2021-03-08 19:11:38 阅读:209

来源:EETOP半导体社区

    大阪大学的研究人员与 ROHM 半导体公司密切合作,开发出了一种在太赫兹频谱中工作的设备,可以在 300GHz 的带宽内不间断地传输大型、无压缩的 8K 视频。

    虽然大多数半导体开发商都希望通过工业功率器件来改善5G体验,但一些制造商却希望将其超越5G的视野并进入6G网络。为了朝着6G标准迈进,一些半导体开发商将注意力集中在创建设计标准上,以通过无线通信传输更大的数据文件。

该实验的实时照片能够通过基于太赫兹的无线传输系统显示8K视频。图片由大阪大学提供

    大阪大学的研究人员与ROHM合作,最近宣布他们已经开发出了业界首款在太赫兹频谱下运行的设备,可以在300 GHz带宽内不中断地传输未经压缩的大型8K视频。  

    大阪大学的太赫兹研究

    大阪大学大学院工学研究科副教授藤田正之博士带领的研究小组,从研究太赫兹频率入手。

    太赫兹频率结合了无线电波的穿透能力和光的大带宽结构,这使其自身成为下一代无线通信技术的强大候选者。

    在太赫兹频率下工作,会有一些挑战浮出水面。首先,目前的电子器件不具备处理太赫兹波长及其相关传输延迟和功耗的能力。由于太赫兹频率正好处于传统设备所能接收和传输的阈值,因此像8K视频这样的大数据串需要进行视频压缩。

太赫兹波弥合了行业标准频率和光波长之间的差距。图片由大阪大学提供

    压缩视频涉及到使用比视频原始表现形式更少的位数进行信息编码。然而,这一过程往往导致质量和清晰度降低。为了避免这种情况,研究小组实现了一种利用太赫兹波的设备,以最小的信号中断通过无线连接发送大量数据。

    利用开/关调制技术

    研究人员使用开关调制技术达到了高频工作的目标。这是幅移键控调制的最简单形式。

    然后,这种技术与两个主要部件相结合,创造了一个传输IC,谐振隧道二极管(RTD)和光子晶体。

    谐振隧穿二极管

    谐振隧穿二极管是一个简单的低功率组件,可在太赫兹频率下谐振。该二极管既可以用于发送设备,也可以用作接收设备,可用于小规模集成。RTD非常紧凑,并且具有建立量子隧穿效应的能力,因此也能够超高速运行。

    当在RTD两端施加电压时,会发出波。但是,如果电压超过设定的阈值,太赫兹波将消失。这是一个较小的设计约束,因为大多数目标通信设备将在低电压下但在较高频率下运行。 

    光子晶体

    以其周期性的介电结构为特征,可以操纵光子晶体来控制各种光波长。这使研究团队能够设计多路复用通信系统,传感器和可控的太赫兹振荡器。

    下面的框图中描述的无线传输是双向RTD接收的,双向RTD将通过编码过程进行传输。然后,标准的HDMI转换器可以读取它。

实现的无线传输的框图。两个24Gbit/ s的通道被分成四个通道,通过HDMI电缆传输到8K监视器

    大阪大学发布的视频展示了研究人员如何将信号从一个发送器发送到接收器,反之亦然,以便显示8K超高清视频。通过使用太赫兹频率的RTD,该设备能够无中断地无线发送视频。

    只有当一片金属放在发射器/接收器的前面时,信号才会丢失并且数据无法传输。

    与ROHM建立强大的研究合作伙伴关系

    自2011年以来,罗姆一直在整理基于太赫兹技术的蓝图,创建RTD,用于LiDAR的太赫兹模块以及最小化的实用传感器。这些设备使ROHM可以开发一种支持1.5Gbit / s的设备,并声称将来可以达到30Gbit / s。

    在ROHM的基础和多年的内部研究的基础上,大阪大学的研究人员得以实现无线传输的下一步。最终的IC首次以48Gbits/ s的速度无线传输了未压缩的全分辨率8K视频。

    在讨论团队研究的重要性时,Masayuki Fujita博士解释说:“这种用于UHD视频的未经压缩的无线传输技术将提高与社会问题直接相关的远程医疗和远程办公的质量,并将促进物理网络的发展。利用UHD视频的大数据进行融合。”

    大阪大学正在使用太赫兹探测器继续进行研究,该探测器可以实现超快速的无线数据通信和高度灵敏的雷达。与ROHM的持续合作可能会推动他们的研究大规模生产下一代无线通信设备。

 
 

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