中国太赫兹通信技术的详细介绍和发展与应用说明

　　太赫兹通信是未来移动通信（Beyond 5G）中极具优势的技术途径，也是空间信息网络高速传输的重要技术手段，具有军民融合、协同发展的应用前景。中国太赫兹高速无线通信关键技术已经取得了重要突破，与世界技术水平基本同步。因此，进一步加大力度发展太赫兹高速通信技术，对于中国引领国际高速无线通信技术发展和未来移动通信标准化进程具有重要的战略意义。

　　1 太赫兹通信技术是下一代高速无线通信的核心技术

　　太赫兹波段（THz）是指频率在0.1～10 THz 范围内的电磁波，频率介于微波和红外波段之间，兼有微波和光波的特性，具有低量子能量、大带宽、良好的穿透性等特点，是大容量数据实时无线传输最有效的技术手段。太赫兹通信与微波通信相比，带宽大，信息传输容量高；载波频率高，能够有效穿透等离子体鞘套；波长短，易于实现小型化。与激光通信相比，其波束宽度适中，对平台稳定度和跟瞄要求较低。大气对太赫兹波的吸收较强，有利于实现空间保密通信。太赫兹通信技术在高速无线通信领域具备了明显的技术优势：（1）频谱资源宽，太赫兹高速无线通信可选利用的频率资源丰富。（2）高速数据传输能力强，具备100 Gbit/s 以上高速数据传输能力。（3）通信跟踪捕获能力强，灵活可控的多波束通信，为太赫兹通信在空间组网通信中提供更好的跟踪捕获能力。（4）抗干扰/抗截获能力强，太赫兹波传播的方向性好、波束窄，侦查难度大；太赫兹信号的激励和接收难度大，具有更好的保密性和抗干扰的能力。（5）克服临近空间通信黑障的能力强，能有效穿透等离子体鞘套，可以为临近空间高速飞行器的测控提供通信手段。近年来，无线通信正面临有限频谱资源和迅速增长的高速业务需求的矛盾，传统频谱资源几乎耗尽。各种高速需求不断涌现，如目前已商用的二维全高清电视信号（Full-HD）的无压缩数据率为3.56 Gbit/s，更高分辨率的二维4K 高清电视信号速率是6 Gbit/s；而三维电视信号的速率为上述二维信号的2 倍，即3D-Full-HD 为7.12 Gbit/s，3D-4K 为12 Gbit/s。更有甚者，目前正在研发的超高清电视（S-HDTV）可能的数据率将可达到24 Gbit/s。随着用户对业务质量要求越来越高，无压缩或压缩率低的高清电视信号的传送也逐渐增多。如此高速率的数据传输目前主要依赖于光纤通信，但在一些临时的需要移动的场合，光纤通信就不太能胜任。例如：3D-Full-HD 体育赛事直播，摄像机的位置需要经常变动，因此需要实现从摄像机到电视制作中心的超高速视频信号的机动传送。这样的场合很难临时铺设光纤线路，而传统的微波点对点通信设备又不能支持几吉比特每秒甚至几十吉比特每秒的数据传输速率。在下一代的高速通信网中，对高速的点对点无线通信链路将具有极大的需求。