新方法給通信信號裝上“瞬時GPS”
科技日報北京11月11日電 （記者張佳欣）美國萊斯大學研究人員與洛斯阿拉莫斯和桑迪亞國家實驗室合作，開發出一種新型信號控制方法，可在信號發出瞬間確定其方向位置，精度達0.1度，比現有技術提高約10倍。這一成果就像給6G通信信號裝上了“瞬時GPS”，有望解決6G網絡高頻信號難以快速對準的問題，為超高速數據通信奠定技術基礎。相關成果發表于最新一期《通信工程》雜志。
為了使波前隨機化，研究人員使用了一種被稱為超表面的薄電子表面。
圖片來源：美國萊斯大學
高頻頻段預計將成為未來6G網絡的關鍵支撐，可滿足無線虛擬現實頭戴設備、實時感知系統等高數據應用需求。然而，高頻信號在空氣中傳播衰減很快，且難以穿透障礙物，這意味著發射器和接收器必須通過狹窄的“視距直連”建立聯系，而不能像Wi-Fi那樣彌散連接。
此次，研究團隊開發出的方法使這類連接幾乎可以瞬間建立。該方法可在極短時間內以極高精度估算信號角度，使無線鏈路以極低延遲快速建立或恢復，從而讓設備在毫秒甚至皮秒級時間內自動完成相互識別與對準，為實現超高數據通信提供可能。
該方法就像一座“能發出多種顏色光線的燈塔”，每種顏色光線的強度在不同方向上隨機變化。無線發射器相當于“燈塔”，接收器相當于“船只”，而多色光線對應無線電波。每種顏色光線的強度在不同方向上隨機變化，“船只”可根據接收到的顏色組合和強度，推算出相對于“燈塔”的精確位置。
為了實現這一設想，團隊使用了一種超薄電子表面。該表面可在信號照射后將其散射成依賴于波的方向與頻率的獨特圖案。每個方向都會產生獨一無二的“電磁指紋”，接收端只需與預先建立的信號庫進行比對，就能在幾皮秒（萬億分之一秒）內確定信號來源。
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