[發(fā)明專利]基于6G光子學(xué)構(gòu)建的6G網(wǎng)絡(luò)泛光通信架構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010021757.4
• 申請(qǐng)日: 2020-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN113098600A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余少華;陳亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢郵電科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H04B10/11
• 分類號(hào): H04B10/11;H04B10/70;H04W88/10
• 代理公司: 北京市正見永申律師事務(wù)所 11497
• 代理人: 黃小臨;馮玉清

本申請(qǐng)涉及基于6G光子學(xué)構(gòu)建的6G網(wǎng)絡(luò)泛光通信架構(gòu)。根據(jù)一示例性實(shí)施例，提供一種泛光通信基站，包括泛光空口裝置，所述泛光空口裝置包括：寬頻泛光輻射陣列，包括多個(gè)泛光輻射單元，用于在泛光頻段中向泛光終端發(fā)射泛光信號(hào)；以及寬頻泛光探測(cè)陣列，包括多個(gè)寬頻泛光探測(cè)單元，用于探測(cè)泛光終端發(fā)射的泛光信號(hào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)總體上涉及無線通信領(lǐng)域，更特別地，涉及一種基于6G光子學(xué)構(gòu)建的6G網(wǎng)絡(luò)泛光通信架構(gòu)，其屬于6G(即第六代移動(dòng)通信，含毫米波、太赫茲通信等)與光子學(xué)(含高頻太赫茲光、紅外、紫外和可見光通信等)共同發(fā)展的交叉學(xué)科。

背景技術(shù)

第六代移動(dòng)通信系統(tǒng)(6G)是繼5G之后的下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。相比于5G網(wǎng)絡(luò)，6G至少具有超高的網(wǎng)絡(luò)速率、超低的通信時(shí)延和更廣的覆蓋深度，將充分共享毫米波、太赫茲和光波等超高頻無線頻譜資源，融合地面移動(dòng)通信、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)和微波網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，形成一個(gè)具備萬物群體協(xié)作、數(shù)據(jù)智能感知、安全實(shí)時(shí)評(píng)估和天地協(xié)同覆蓋的一體化綠色網(wǎng)絡(luò)。

未來的6G網(wǎng)絡(luò)需要大量連續(xù)的頻譜資源，已經(jīng)將其擴(kuò)展至太赫茲頻段，但依然沒有解決無線頻譜資源極度匱乏的問題，而且后續(xù)無線技術(shù)演進(jìn)中很難再開發(fā)出新的資源，開發(fā)具有廣闊空間的無線頻譜資源是決定6G成敗的關(guān)鍵因素之一，也是人類需要面對(duì)的一個(gè)重大工程科技問題。挖掘出更高頻率的光頻譜資源成為未來移動(dòng)通信發(fā)展的必經(jīng)之路。高頻段太赫茲(如3THz以上)具有光學(xué)特性，是電子學(xué)向光子學(xué)的過渡區(qū)域，具有與可見光相同的光學(xué)和物理特性，因此以高頻太赫茲光、紅外光、各色可見光和紫外光等為代表的泛光頻譜資源逐漸成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)，未來移動(dòng)通信將進(jìn)入一個(gè)從太赫茲(THz)到拍赫茲(PHz)的泛光通信時(shí)代。

發(fā)明內(nèi)容

移動(dòng)通信需要大量連續(xù)的頻譜資源，6G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)將其擴(kuò)展至太赫茲頻段，而傳統(tǒng)頻譜資源已經(jīng)到了極度匱乏的階段，后續(xù)無線技術(shù)演進(jìn)中很難再開發(fā)出新的無線微波頻段資源，廣闊的光頻譜資源正進(jìn)入人們的視野。在本申請(qǐng)中，將“高頻太赫茲光、紅外線、各色可見光、紫外線為代表的自由空間光通信的頻譜資源”定義為泛光頻段，進(jìn)而引出6G光子學(xué)的概念，是指第六代移動(dòng)通信(6G，含高頻太赫茲光通信等)與光子學(xué)(含紅外、紫外和可見光通信等)共同協(xié)調(diào)發(fā)展，以解決“頻譜資源幾乎枯竭、6G相對(duì)5G通信速率和容量又需提升百倍至千倍的國(guó)際重大需求而提出”這一技術(shù)問題的交叉學(xué)科。不同于現(xiàn)有可見光通信(Visible Light Communication，VLC)的技術(shù)，本申請(qǐng)首次提出泛光通信(Flood LightCommunication，F(xiàn)LC)的概念，它是一種能夠打破無線頻譜限制，并能與傳統(tǒng)無線太赫茲通信進(jìn)行后向兼容和平滑演進(jìn)的新型通信模式，是6G光子學(xué)這個(gè)新興的子學(xué)科領(lǐng)域主要的研究對(duì)象。

本申請(qǐng)主要面對(duì)的工程科技問題是“當(dāng)前國(guó)際上無線頻譜(2G/3G/4G/5G)已基本用完、后續(xù)頻譜資源幾乎枯竭，6G相對(duì)5G通信速率和容量又需提升百倍至千倍，如何滿足這一重大國(guó)際需求”。因此，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N基于6G網(wǎng)絡(luò)的泛光通信架構(gòu)，將“泛光空口”、“泛光基站”、“泛光終端”三者有機(jī)結(jié)合起來，利用極具廣闊前景的泛光頻譜資源(頻率3×10¹²～3×10¹⁶Hz，波長(zhǎng)100μm～10nm)，形成未來6G自由空間的泛光通信架構(gòu)。該架構(gòu)能夠使用戶獲得超高速超大容量超長(zhǎng)跨距的數(shù)據(jù)接入傳輸體驗(yàn)，將終端與基站(6G網(wǎng)絡(luò))之間的帶寬擴(kuò)展至100Gbps乃至1Tbps甚至更高。

本申請(qǐng)的一個(gè)方面提供一種泛光通信基站，包括泛光空口裝置，所述泛光空口裝置包括：寬頻泛光輻射陣列，包括多個(gè)泛光輻射單元，用于在泛光頻段中向泛光終端發(fā)射泛光信號(hào)；以及寬頻泛光探測(cè)陣列，包括多個(gè)寬頻泛光探測(cè)單元，用于探測(cè)泛光終端發(fā)射的泛光信號(hào)。

在一些示例性實(shí)施例中，所述泛光通信基站還包括：至少一級(jí)光信號(hào)放大器，用于放大泛光信號(hào)；調(diào)制/解調(diào)模塊，用于對(duì)要經(jīng)光空口發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，或者對(duì)經(jīng)光空口接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；光濾波器組，用于過濾超寬頻光輻射的所需頻段；信號(hào)編碼模塊，用于對(duì)信道和信源進(jìn)行編碼；以及信令轉(zhuǎn)換模塊，用于解析光信號(hào)中的信息。