利用NI软件无线电平台加速6G创新，这些方案请收藏

太赫兹通信技术以其丰富的频谱资源、高传输速率、强大的抗干扰能力以及易于实现的通信与感知一体化等显著优势，预示着在通信领域的原创性机理和方法上的重大创新，在未来移动通信、军用通信和空间通信等领域具有重要的应用前景。在第二届全国太赫兹通信技术论坛的分论坛“高频通信应用与产业发展”上，NI亚太区无线通信研究经理李灿分享了NI在6G研究、太赫兹通信方面的进展。

NI亚太区无线通信研究经理李灿

6G行业的三大发展方向

为了满足未来通信系统对性能和需求的不断增长，6G将引入一系列创新的技术。NI认为以下关键领域将是推动6G发展的使能因素。

1.新频谱资源：新的频谱资源上，5G时代的FR1和FR2频段已经得到了应用。展望6G，会继续探索7-24GHz的FR3频段，以及扩展到亚太赫兹频段，以获取更广阔的频谱资源，支持更高的数据传输速率和更丰富的服务。

2.新应用领域：在应用领域，我们看到了空天地一体化、通信感知一体化等明确的需求。这些应用不仅将极大地扩展6G的应用场景，也将推动6G技术向更广泛的领域渗透。

3.频谱优化：6G将进一步扩展MIMO技术的规模，采用超大规模的天线阵列，以实现更高效的频谱利用和更强大的信号处理能力。人工智能和机器学习等先进技术的应用，将使6G网络变得更加智能和自适应。通过这些技术，6G将能够实现更精准的网络优化，提供更加个性化和智能化的服务。

太赫兹研究的挑战

在新频谱的研究中，亚太赫兹（Sub-THz）即95-300GHz的频谱范围是一个关键的方向，目前，这一领域已经引起了学术界和工业界的极大兴趣。

由于太赫兹波的传播距离较短，因此增强了通信安全性，且在某些材料上具有较好的穿透能力，适用于成像。此外，太赫兹波光谱特性丰富的优势，有助于化学分析和生物检测。基于以上特点，太赫兹在无线通信、医疗成像、安全检测、雷达、通信和侦察等领域都有广阔的应用前景。

NI在太赫兹方面重点关注如何更好地对与太赫兹相关的新技术、新器件、新系统进行测试验证。

本次会议上，上海交通大学、曾益科技基于NI毫米波太赫兹平台展出了2个重磅demo。

NI太赫兹解决方案

现场Demo展示

1  新一代6G太赫兹系统参考架构

6G(亚)太赫兹参考架构通过PXI矢量信号收发仪和Virginia Diodes（VDI）频率扩展模块提供D波段测量能力。该解决方案支持发射和接收功率平坦度校准、可提供高达4 GHz瞬时带宽，支持FPGA协处理器的实时数据流处理，为配置6G(亚)太赫兹研究、原型设计和验证应用提供了一个高水平的起点，实现真实世界通信系统的原型设计和验证。

系统特点:

(亚)太赫兹 RFICs和设备RF 测量

实时数据流&基于FPGA 的信号处理

(亚)太赫兹频段系统级校准和校正

系统硬件架构图

应用示例

参数测试

设备系统的激励响应特性测试

波形研究 (连续波,多音信号,调制波)

信道测量

被测件(DUT)类型

功率放大器（PA）、低噪声放大器（LNA）、滤波器、数字可编程衰减器（DSA）、无线传输设备（OTA）

原型验证

基于FPGA协处理器的实时射频数据链路

开放式FPGA用于自定义信号处理、编码/解码、滤波等功能

多通道配置

2 太赫兹通信感知一体化系统

上海交通大学太赫兹通信感知一体化系统是基于NILabVIEW软件平台和NIPXIeFPGA硬件平台，由通感一体化发射机、感知接收机、通信接收机组成。其中，发射模块包括基带发射处理、DAC、中频模块、本振源、上变频器、发射天线等，接收模块包括接收天线、下变频器、本振源、中频模块、ADC、基带接收处理等。基带生成模拟信号后上变频为中频信号，该信号进一步在上变频器中与经过12倍频的本振信号混频，生成太赫兹射频信号，目前支持的太赫兹发射频段包括140GHz和220GHz 。

图1：系统原理图

     图2：系统照片

参数性能：

在调制波形配置方面，用户可设置多种调制阶数和编码速率，包括1/5BPSK、1/4QPSK、1/2QPSK、3/4QPSK、1/216-QAM、3/416-QAM、7/816-QAM、3/464-QAM、7/864-QAM，测试波形采用循环前缀正交频分复用（CP-OFDM）信号，同时支持离散傅立叶变换扩展正交频分复用（DFT-s-OFDM）、正交时频空（OTFS）、离散傅立叶变换扩展正交时频空（DFT-s-OTFS）等多种传输波形仿真。

在传输带宽方面，系统可传输8个载波分量，总带宽达到800MHz。每个分量由2048个子载波组成，包含1200个有效子载波，子载波间隔为75kHz。在通信接收机中，通过对导频信号做ZF信道估计获取信道频率响应，进而对数据信号做MMSE信道均衡，可实现Gbps级的传输速率。在感知接收机中，对OFDM解调信号消除通信信息后采用DFT算法，可实现分米级的测距精度。