Nästa generations trådlösa signaler kommer inte längre att sändas urskillningslöst från en basstation som nu, utan kommer sannolikt att ta formen av riktade strålar. Men alla fysiska störningar – till exempel ett föremål eller en person som passerar i närheten – kan avbryta signalen och utgöra ett bokstavligt hinder för implementeringen av trådlösa nätverk med ultrasnabba millimetervågor och sub-terahertz.
Forskare vid Rice University och Brown University har dock visat att dataladdade krökta strålar kan upprätta en länk mellan basstationer och användare, och effektivt kringgå mellanliggande hinder.
I en studie publicerad i Communications Engineering , visade forskarna en sub-terahertz-stråle som följer en krökt bana ⎯ en prestation som kan revolutionera trådlös kommunikation genom att göra en framtid med trådlösa datanätverk som körs på sub-terahertz-frekvenser mer genomförbar.
"Detta är världens första böjda trådlösa datalänk, en kritisk milstolpe för att förverkliga 6G-visionen om hög datahastighet och hög tillförlitlighet", säger Edward Knightly, professor i elektro- och datateknik vid Sheafor-Lindsay och professor i datavetenskap vid Rice.
"Medan dagens lägre frekvens Wi-Fi verkar spridas i alla riktningar som en radiosändning, måste strålarna i framtiden vara riktade för att kunna spridas för snabbare datahastigheter vid högre frekvenser."
Cellulära nätverk och Wi-Fi-system förlitar sig idag på lågfrekvent gigahertzstrålning för att transportera data, men framtida teknik kommer att förlita sig på sub-terahertzvågor, som har så mycket som 100 gånger den databärande kapaciteten.
"Vi vill ha mer data per sekund", säger Daniel Mittleman, professor vid Browns School of Engineering och senior författare till studien. "Om du vill göra det behöver du mer bandbredd, och den bandbredden existerar helt enkelt inte med konventionella frekvensband."
Forskarna utforskade självaccelererande strålar ⎯ speciellt konfigurerade elektromagnetiska vågor som kröker sig när de rör sig genom rymden ⎯ som utgångspunkt för deras arbete. Genom att konstruera sändare som kontrollerar styrkan och frekvensen av emitterade vågor på ett koordinerat sätt, kunde forskarna säkerställa att data överförs längs en krökt parabolisk bana.
"Att kröka en stråle löser inte alla möjliga blockeringsproblem, men vad det gör är att lösa några av dem och det löser dem på ett sätt som är bättre än vad andra har försökt", säger Hichem Guerboukha, som ledde studien som postdoktor. vid Brown och är nu biträdande professor vid University of Missouri-Kansas City.
Forskarna validerade sina resultat genom omfattande simuleringar och experiment som navigerade runt hinder för att upprätthålla kommunikationslänkar med hög tillförlitlighet och integritet.
Genom att använda dessa böjda balkar, säger forskarna att de hoppas kunna möjliggöra nya applikationer som mobil immersive augmented reality. Sådana applikationer kräver en hög datahastighet som måste upprätthållas trots användarens rörlighet och närliggande hinder.
Mer information: Hichem Guerboukha et al, Curving THz trådlösa datalänkar runt hinder, Communications Engineering (2024). DOI:10.1038/s44172-024-00206-3
Tillhandahålls av Rice University
