電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報道，近日，由北京大學(xué)、香港城市大學(xué)組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)成功研制出超寬帶光電融合集成系統(tǒng)，首次實(shí)現(xiàn)全頻段、靈活可調(diào)諧的高速無線通信，有望為未來更暢通可靠的6G無線通信提供保障。該成果8月27日晚在線發(fā)表于《自然》雜志。

北京大學(xué)、香港城市大學(xué)組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)（圖源：北京大學(xué)新聞網(wǎng)）

6G是繼 5G 之后的新一代無線通信網(wǎng)絡(luò)，旨在提升通信性能，實(shí)現(xiàn)全域覆蓋、智能融合、極致體驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

數(shù)據(jù)顯示，6G的網(wǎng)速將是5G的50倍以上。作為對比，5G峰值速率、端到端時延分別為20 Gbps、1ms，預(yù)期6G的峰值速率、端到端時延分別可以達(dá)到1 Tbps（1000 Gbps）、0.1ms，用戶體驗(yàn)速率將從5G的100 Mbps，提升到1–10 Gbps。數(shù)據(jù)顯示，使用下載一部4K電影只需不到1秒；時延可以支持4K遠(yuǎn)程實(shí)時手術(shù)、遠(yuǎn)程操控機(jī)器人等觸覺互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。每平方公里可連接上億個設(shè)備，真正實(shí)現(xiàn)“萬物智聯(lián)”。

6G的核心性能指標(biāo)意味著它需要在多樣化場景下滿足各種頻段的無線信號高速傳輸。但傳統(tǒng)電子學(xué)硬件僅適應(yīng)于單個頻段，不同頻段的器件又依賴于不同的設(shè)計、結(jié)構(gòu)和材料，難以實(shí)現(xiàn)從微波、Sub-6GHz、毫米波到亞太赫茲波段的跨頻段或全頻段范圍的工作。

根據(jù)介紹，北京大學(xué)、香港城市大學(xué)組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的超寬帶光電融合集成系統(tǒng)融合光子與電子技術(shù)，采用薄膜鈮酸鋰光子材料、創(chuàng)新提出“超寬帶光電融合無線收發(fā)引擎”架構(gòu)，并構(gòu)建了片上集成光電振蕩器（OEO），借助高精度光學(xué)微環(huán)“鎖定”頻率，實(shí)現(xiàn)了無線信號從0.5GHz（千兆赫茲）到115GHz范圍內(nèi)任一頻點(diǎn)都可實(shí)現(xiàn)高速傳輸，快速、精準(zhǔn)、低噪聲地生成任意頻點(diǎn)的通信信號。達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。

在該系統(tǒng)中，單一芯片尺寸與拇指指甲相當(dāng)，僅為11x1.7mm，集成了寬帶無線-光信號轉(zhuǎn)換、低噪聲載波與本振信號生成、數(shù)字基帶調(diào)制解調(diào)等核心模塊，顯著提升了系統(tǒng)的集成度、穩(wěn)定性和能效比，為未來6G超高速無線通信設(shè)備的小型化與模塊化發(fā)展奠定了關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。

尤為突出的是，即便在高達(dá)115GHz的毫米波頻段，系統(tǒng)仍能保持優(yōu)異的信號質(zhì)量，展現(xiàn)出卓越的穩(wěn)定性和可靠性，為未來6G通信中的高頻段應(yīng)用提供了關(guān)鍵技術(shù)支持。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果顯示，該基于芯片的創(chuàng)新系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)超過120Gbps的超高速無線傳輸，完全滿足6G通信對峰值速率的核心需求。其端到端無線鏈路在全頻段范圍內(nèi)性能穩(wěn)定一致，即便在高頻段也未出現(xiàn)性能衰減，為6G在太赫茲及更高頻段的頻譜資源高效利用鋪平了技術(shù)道路。

此外，該超寬帶光電融合集成系統(tǒng)具備優(yōu)異的靈活調(diào)諧能力，當(dāng)通信信號遭遇干擾時，可智能感知并動態(tài)切換至無干擾的備用頻段，快速重建通信鏈路。這一特性顯著增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力與通信可靠性，同時提升了頻譜資源的動態(tài)利用效率，為未來高密度、復(fù)雜環(huán)境下的智能通信網(wǎng)絡(luò)提供了重要支撐。

北京大學(xué)電子學(xué)院副院長王興軍教授在接受采訪時指出，通過植入AI算法，這種新系統(tǒng)將催生更靈活智能的AI無線網(wǎng)絡(luò)，不僅可在多種復(fù)雜場景下應(yīng)用，同步實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸與環(huán)境精準(zhǔn)感知，還可自動規(guī)避干擾信號，讓網(wǎng)絡(luò)信號傳輸更安全通暢。

通過植入AI算法，AI為這套超寬帶光電融合集成系統(tǒng)賦予了智能化的“大腦”，顯著提升了系統(tǒng)的自主決策與環(huán)境適應(yīng)能力。AI不僅能夠?qū)崟r分析信道狀態(tài)，動態(tài)識別和預(yù)測干擾源，自動切換至最優(yōu)頻段以規(guī)避干擾，從而保障網(wǎng)絡(luò)連接的穩(wěn)定與安全，還可實(shí)現(xiàn)通信與感知功能的智能協(xié)同，在傳輸數(shù)據(jù)的同時精準(zhǔn)感知周圍環(huán)境，支持實(shí)時環(huán)境建模與異常檢測。

這種“通感智算一體化”的能力，使系統(tǒng)能夠在復(fù)雜多變的應(yīng)用場景中自適應(yīng)優(yōu)化性能，真正構(gòu)建出高可靠、高安全、高效率的智能無線網(wǎng)絡(luò)，為未來6G時代的智慧通信基礎(chǔ)設(shè)施提供核心支撐。