中國太赫茲通信技術的詳細介紹和發展與應用說明

　　太赫茲通信是未來移動通信（Beyond 5G）中極具優勢的技術途徑，也是空間信息網絡高速傳輸的重要技術手段，具有軍民融合、協同發展的應用前景。中國太赫茲高速無線通信關鍵技術已經取得了重要突破，與世界技術水平基本同步。因此，進一步加大力度發展太赫茲高速通信技術，對于中國引領國際高速無線通信技術發展和未來移動通信標準化進程具有重要的戰略意義。

　　1 太赫茲通信技術是下一代高速無線通信的核心技術

　　太赫茲波段（THz）是指頻率在0.1～10 THz 范圍內的電磁波，頻率介于微波和紅外波段之間，兼有微波和光波的特性，具有低量子能量、大帶寬、良好的穿透性等特點，是大容量數據實時無線傳輸最有效的技術手段。太赫茲通信與微波通信相比，帶寬大，信息傳輸容量高；載波頻率高，能夠有效穿透等離子體鞘套；波長短，易于實現小型化。與激光通信相比，其波束寬度適中，對平臺穩定度和跟瞄要求較低。大氣對太赫茲波的吸收較強，有利于實現空間保密通信。太赫茲通信技術在高速無線通信領域具備了明顯的技術優勢：（1）頻譜資源寬，太赫茲高速無線通信可選利用的頻率資源豐富。（2）高速數據傳輸能力強，具備100 Gbit/s 以上高速數據傳輸能力。（3）通信跟蹤捕獲能力強，靈活可控的多波束通信，為太赫茲通信在空間組網通信中提供更好的跟蹤捕獲能力。（4）抗干擾/抗截獲能力強，太赫茲波傳播的方向性好、波束窄，偵查難度大；太赫茲信號的激勵和接收難度大，具有更好的保密性和抗干擾的能力。（5）克服臨近空間通信黑障的能力強，能有效穿透等離子體鞘套，可以為臨近空間高速飛行器的測控提供通信手段。近年來，無線通信正面臨有限頻譜資源和迅速增長的高速業務需求的矛盾，傳統頻譜資源幾乎耗盡。各種高速需求不斷涌現，如目前已商用的二維全高清電視信號（Full-HD）的無壓縮數據率為3.56 Gbit/s，更高分辨率的二維4K 高清電視信號速率是6 Gbit/s；而三維電視信號的速率為上述二維信號的2 倍，即3D-Full-HD 為7.12 Gbit/s，3D-4K 為12 Gbit/s。更有甚者，目前正在研發的超高清電視（S-HDTV）可能的數據率將可達到24 Gbit/s。隨著用戶對業務質量要求越來越高，無壓縮或壓縮率低的高清電視信號的傳送也逐漸增多。如此高速率的數據傳輸目前主要依賴于光纖通信，但在一些臨時的需要移動的場合，光纖通信就不太能勝任。例如：3D-Full-HD 體育賽事直播，攝像機的位置需要經常變動，因此需要實現從攝像機到電視制作中心的超高速視頻信號的機動傳送。這樣的場合很難臨時鋪設光纖線路，而傳統的微波點對點通信設備又不能支持幾吉比特每秒甚至幾十吉比特每秒的數據傳輸速率。在下一代的高速通信網中，對高速的點對點無線通信鏈路將具有極大的需求。