科创中国

在当前我国“互联网+”的大背景下，无线传输容量将会爆炸式增长，超高速的无线信号需求迫在眉睫。太赫兹无线通信被普遍认为是未来6G移动通信网络的核心组成部分，能满足未来全息通信、元宇宙等新型应用需求。为此，该项目围绕“先进6G光子宽带太赫兹通信系统”这一核心科学问题，在国家自然基金等课题的持续支持下，实现完成多种宽带太赫兹信号产生与传输方案。基于光子太赫兹源、多维复用技术、先进的高阶调制技术以及先进的数字信号处理技术，实现了高质量、宽带太赫兹矢量信号的产生，解决了目前因电子器件带宽限制宽带太赫兹信号的产生问题；设计制作光子太赫兹源与自主研发的高增益太赫兹器件，成功的实现了325GHz波段太赫兹100/400/850m的无线传输，这在世界上属于领先地位；同时，在项目资金的支持下，同步进行了基带芯片与宽带实时系统的研制，初步拟定的目标是实时的宽带太赫兹通信系统。本项目研究的先进宽带太赫兹通信系统是下一代B5G/6G移动通信、空间通信、大容量应急通信背景下实现高速带宽提供的关键技术之一。所提出的简单、经济的宽带太赫兹技术也是保证未来光子辅助太赫兹通信系统和网络实用化的关键之一。

（1）光子太赫兹源：目前,高频段太赫兹信号的产生主要分为纯电子器件和光子辅助的方式。本项目研制开发出一系列基于光子外差的光子太赫兹源，利用宽带的电光调制器以及巨大带宽的光电转换器实现宽带、高质量的太赫兹信号产生。因此，相比于纯电方式的太赫兹信号产生，利用光子外差的光子太赫兹源有着更加实际以及可靠的应用场景。（2）基带芯片开发：为了保障实时宽带太赫兹系统的研发，项目同步进行了基于FPGA平台的软件实时基带处理平台的研制。基于FPGA的软件实时可定义平台，进行发射端的信源编码，包括整形滤波、概率编码、预均衡等算法的硬件实现。（3）先进太赫兹器件：由于太赫兹信号在空气中的传输受到湿度、雨、雪等天气条件的影响，因此其信号传输距离和速率有限。为解决该问题，我们自主研发并设计出高增益的、大带宽的透镜天线，该天线增益高达50dBi以上，工作带宽可扩展到100GHz-1.6THz范围，它可以大大提高太赫兹信号的方向性和强度，从而实现更好的传输效率和波束成形。基于该系列天线，我们相继实现太赫兹波段100/400/850m的无线传输，创造一系列世界太赫兹无线传输纪录。

未来6G通信中，太赫兹通信技术将与其他低频段网络融合组网，广泛应用于各种超宽带无线接入和光纤替代场景。比如用于为热点地区提供超高速网络覆盖，用于实现需要超高数据率支持的全息通信，用于数据中心超高速通信等，另外还可以考虑用于代替光纤或电缆实现基站数据的高速回传，节省光纤部署成本；用太赫兹无线链路做固定无线接入，实现无线家宽业务；在沙漠、河流等无法部署光纤的地方应用太赫兹无线链路实现高速数据传输，作为光纤的延伸等应用。无线接入和光纤替代的场景应用也是现阶段太赫兹的重要应用场景，由于太赫兹可以支持的通信速率会远远大于毫米波频段，所以太赫兹通信该类场景的应用可视为毫米波通信的一个未来增强版，用于适应6G应用的能力需求。由于太赫兹波长较短，天线系统可以实现小型化、平面化，还可以穿透通信黑障，因此太赫兹也可广泛应用于空间通信场景，比如卫星之间的高速通信，星地之间的高速通信等。随着太赫兹通信技术的持续发展，太赫兹通信系统可以通过搭载卫星、无人机、飞艇等天基平台和空基平台，做为无线通信和中继设备，应用于卫星集群间、天地间和千公里以上的星间高速通信，实现未来的空天地海一体化通信。

团队负责人：余建军教授，辅导大学信息科学与工程学院教授，博导，IEEE Fellow，OSA Fellow；光纤通信领域专家，曾任中兴通讯（ZTE）美国光研所主任和中兴通讯首席科学家。长期从事高速光纤通信、毫米波和太赫兹通信等方面的研究。技术骨干：周雯，复旦大学信息科学与工程学院青年副研究员，主要研究方向为高速光子太赫兹通信、相干处理DSP等。技术骨干：王凯辉，复旦大学信息科学与工程学院电子科学与技术流动站博士后，主要研究方向是高速光通信算法与系统验证，共发表学术论文70余篇。技术骨干：赵利，复旦大学信息科学与工程学院电子科学与技术流动站博士后，主要研究方向为毫米波通信系统算法验证。

资源巨大：太赫兹有(0.1-10THz)10000GHz 频带资源, 远远超于目前普及应用2G/3G/4G移动通信总带宽（带宽小于6GHz）。本产品可以实现国产高端宽带太赫兹设备重大突破，并对于解决国际大带宽高频光电器件行业“卡脖子”问题有非常重大的价值。

本项目初步意向交易方式为预约订货并签署相关合同的形式。针对自主研制的高速太赫兹实时收发机系统核心自研设备进行订货售卖。