東京--(美國商業資訊)--為了實現Tb級無線傳輸以支援2030年代的無線需求，NTT Corporation (NTT)採用32 GHz的超寬頻寬成功實現了世界上首個「軌道角動量」(OAM)多工大容量無線傳輸，速度達1.44 Tbit/s。這是一種利用135 GHz至170 GHz範圍內的sub-THz頻段的創新無線通訊技術，將使無線存取大量資訊的資料傳輸速率超過1 Tbit/s。我們旨在與全球合作夥伴共同實作「創新光無線網路」(IOWN)。這項成就作為其中的關鍵因素，將以光為中心的大容量通訊網路和資訊處理基礎建設向包括6G在內的無線網路進行延伸。
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為了支援採用IOWN和6G的大容量網路和資訊處理基礎建設，並為未來日益增長的無線通訊需求做好準備，NTT正在進行以實現Tb級無線傳輸為目標的研發工作。為了提高無線通訊的容量，NTT正在透過應用具有「軌道角動量」（圖1）的無線電波來增加空間多工階數，從而增加無線傳輸容量，並使用sub-THz頻帶來增加傳輸頻寬。
NTT的方法是使用稱為「巴特勒矩陣」(Butler matrix)的類比電路，透過多工多個OAM波來增加空間多工階數。憑藉這種方法，在超過1Tb的高容量通訊中無需透過大量數位訊號處理過程來消除多工資料流程之間干擾。
在這項研究中，NTT 推動了sub-THz波段波導技術的研發，並成功開發出具有寬頻寬和低損耗的整合式天線的巴特勒矩陣。整合式天線的巴特勒矩陣旨在於非常寬的頻寬（即135至170 GHz）上同時生成和分離八個不同的OAM波，可用於多工和傳輸八路資料訊號。此外，透過以兩種不同的極化方向進行OAM多工傳輸，可以同時多工和傳輸兩倍的資料訊號而不會產生干擾。我們使用整合式天線的巴特勒矩陣進行了傳輸測試，並在135.5至151.5 GHz和152.5至168.5 GHz的sub-THz頻段實現了全球首次成功的、速度最高達1.44 Tbit/s的大容量無線傳輸（圖2）。該傳輸能力相當於當前視訊網站可以同時傳輸約3.5萬個Ultra HD 4K視訊（速度約40 Mbit/s）。這種速度可以為需要超低延遲的應用程式同時傳輸140個甚至更多未壓縮的4K視訊（速度約為10 Gbit/s）。
該技術有望實現(i)可與光傳輸系統相媲美的寬頻和高速無線傳輸，以及(ii)無線和光傳輸系統之間的順暢連接，無需用於空間多工的複雜數位訊號處理系統，因為類比電路（即巴特勒矩陣）會處理OAM波的多工。下一步，該技術將在更長距離（超過100公尺）上進行示範，同時設想該技術在現實世界中的各種應用，包括基地台之間的無線回傳/前傳和中繼傳輸（圖3）。我們期望，作為IOWN和6G時代一種創新的無線通訊技術，該技術的發展最終支援各種未來服務的建立和傳播，例如虛擬實境/擴增實境(VR/AR)、HD視訊傳輸、互聯汽車和遠距醫療。
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圖1：OAM多工傳輸技術和大容量無線傳輸趨勢圖（圖片：美國商業資訊）
圖2：為sub-THz頻段開發的整合式天線的巴特勒矩陣和使用巴特勒矩陣的傳輸實驗（照片：美國商業資訊）
圖3：該技術的範例應用（上圖：無線回傳/前傳；下圖：傳輸未壓縮8K/16K視訊的臨時無線鏈路）（圖片：美國商業資訊）
