结合光纤网络的超快无线通讯技术的分析

2022-09-10

21世纪是信息社会, 对于高于1Gbit/s的无限信息传输速率需求孔急, 同时无线电波频道在较低频段出现的太过拥挤现象以及无法正常负荷10Gbit/s以上以太网络等问题的出现, 使得利用W-频段 (约100GHz) 或更高频毫米波作为载波来达到高速数据传输的技术引起重视。为了解决毫米波讯号在无线通讯过程中存在的损耗过大等问题, 可以通过结合光纤传输新技术的方式展开深层次的研究。

一、超快无线通讯技术的发展

无线通讯技术由最早的2G时代逐渐发展到目前的4G, 其传输速率得到了显著的提升, 从最早的不足100kbps逐渐提升到目前的100Mbps, 在外来一段时间内, 无线通讯速率会突破1Gbps, 甚至下一代无线通讯技术的传输速率会远远高于1Gbps[1]。从现阶段无线通讯技术发展的实际情况来看, 无线通讯技术在电子邮件、网络电话、移动通讯以及社交网络等众多领域中均得到了广泛的应用。近年来, 信息技术水平的不断提升和太赫兹技术的创新发展, 在很大程度上推动了无线通讯技术的进一步发展。在太赫兹技术迅猛发展的影响下, 无线通讯技术借助W——频段甚至是更高频段的毫米波, 通过将其作为载波的方式来实现无线通讯速率的进一步提升。与此同时, 这种方式也为无线通讯技术的优化提供了更大的发展空间, 对于无线通讯技术的创新发展具有重要意义。

二、超快无线通讯技术的研究

(一) 亚太赫兹无线通讯

亚太赫兹无线通讯作为提高无线通讯过程中数据传输速率的关键, 是现阶段无线通讯研究领域中的重要课题, 需要从多个方面进行综合考虑与分析。亚太赫兹无线通讯的实现路径有许多种, 包括借助多值调制以及多输入、多输出 (Multiple Input Multiple Output, MIMO) 的方式, 在提升微米波与毫米波频率等方面发挥着积极的作用。比如:常见的60GHz光谱效率或者90GHz光谱效率等等。在实际的应用过程中, 亚太赫兹无线通讯可以灵活借助现有的成熟光纤通讯技术和太赫兹波段的载波频率来完成相应的数据传输工作, 比如当前应用较为成熟的自由空间光纤链路波分复用技术等。一般情况下, 数据的传输速率直接受到载波频率的影响, 认为10%的载波频率会被用在数据的传输中, 同时这种情况直接决定了无线通讯过程中数据的传输速率会受到载波频率的限制。载波频率越高, 则最终的数据传输速率越高, 在空间内传播与携带的数据信息量也会随之增多。因此, 将载波频率提升到太赫兹频段可以有效提升数据传输速率, 也进一步表明亚太赫兹波段在无线通讯技术领域中拥有更大的研究与应用价值[2]。

(二) 亚太赫兹源与发射器

从现阶段亚太赫兹波段与亚太赫兹源研究实际情况来看, 亚太赫兹源产生于光学方法, 同时亚太赫兹源主要有四种形式, 即:利用谐波锁模激光以及滤波方法形成的亚太赫兹源、借助连续光波的混频效应、借助12倍电光调制产生的毫米波以及借助相位调制器调制形成的连续波频率梳。其中借助连续光波的混频效应。这类亚太赫兹源主要是建立在光子混频连续太赫兹辐射这一过程的基础上, 这一过程可以总结为在太赫兹范围内, 两束频率相位差始终保持恒定的连续激光, 可以在空间内通过叠加的形式逐渐形成光学“拍”, 并将其辐射到位于光电导天线电极间隙位置的光电导材料上。在外部额外增设的偏置电场作用下, 由光电导材料内部激发的光生载流子, 会逐渐形成与太赫兹频率震动相同的光电流, 最终该电流会经由天线将其转化为能量辐射出去, 从而形成连续的太赫兹辐射。

(三) 超快无线通讯技术的应用前景

通过对结合光纤网络超快无线通讯技术展开的分析与研究, 超快无线通讯技术借助先进的太赫兹无线通讯技术, 在外来的发展与应用方向主要在于以下两个方面:第一, 在高清影音传输方面的应用。随着高像素大屏幕设备的不断普及和在各个领域的广泛应用, 高清影音传输通讯技术被提出更高的要求。为了更好的满足用户的实际观看需求, 广播电台在发送高品质图像信号或者发送实时声音时, 高清图像的传输速率需要达到1.5Gbps以上, 而经过压缩的高清图像传输速率一般需要达到24Gbps以上。借助结合光纤网络超快无线通讯技术, 可以使高清图像的传输需求得以实现;第二, 远程医疗诊断方面的应用。结合光纤网络超快无线通讯技术在远程医疗诊断方面的应用, 主要是借助太赫兹通讯技术, 通过合理配备医疗资源等方式, 最大程度上弥补偏远地区医疗设施方面存在的不足。而借助太赫兹通讯技术, 可以在实现高保真色彩和超高分辨率医学图像高速传输的基础上, 有效提升远程医疗诊断的准确率。

三、总结

综上所述, 结合光纤网络中光电式毫米波源与积体光电毫米波发射技术, 超高速的光纤无线通讯技术得以成功展示。在本次研究过程中, 超快无线通讯在经过25km光纤传输之后, 其通讯传输速率可以达到20Gbit/s以上。与此同时, 也进一步证实了利用100GHz毫米波上传信息的方式, 对与远距医疗传输具有重要意义, 而在偏远地区利用这种传输方法, 可以进一步实现网络丰富资源的共享。

摘要：在信息科技水平不断提升的背景下, 无线通讯传输速率被提出更高的要求, 为了更好的满足传输速率要求, 超快无线通讯技术的研究工作引起广泛关注。本文通过对超快无线通讯技术发展的分析, 从亚太赫兹无线通讯、亚太赫兹源于发射器以及超快无线通讯技术的应用前景三个方面入手, 对结合光纤网络的超快无线通讯技术展开深入研究。

关键词：光纤网络,超快无线通讯技术,亚太赫兹无线通讯