新方法给通信信号装上“瞬时GPS”
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科技日报北京11月11日电 （记者张佳欣）美国莱斯大学研究人员与洛斯阿拉莫斯和桑迪亚国家实验室合作，开发出一种新型信号控制方法，可在信号发出瞬间确定其方向位置，精度达0.1度，比现有技术提高约10倍。这一成果就像给6G通信信号装上了“瞬时GPS”，有望解决6G网络高频信号难以快速对准的问题，为超高速数据通信奠定技术基础。相关成果发表于最新一期《通信工程》杂志。
为了使波前随机化，研究人员使用了一种被称为超表面的薄电子表面。
图片来源：美国莱斯大学
高频频段预计将成为未来6G网络的关键支撑，可满足无线虚拟现实头戴设备、实时感知系统等高数据应用需求。然而，高频信号在空气中传播衰减很快，且难以穿透障碍物，这意味着发射器和接收器必须通过狭窄的“视距直连”建立联系，而不能像Wi-Fi那样弥散连接。
此次，研究团队开发出的方法使这类连接几乎可以瞬间建立。该方法可在极短时间内以极高精度估算信号角度，使无线链路以极低延迟快速建立或恢复，从而让设备在毫秒甚至皮秒级时间内自动完成相互识别与对准，为实现超高数据通信提供可能。
该方法就像一座“能发出多种颜色光线的灯塔”，每种颜色光线的强度在不同方向上随机变化。无线发射器相当于“灯塔”，接收器相当于“船只”，而多色光线对应无线电波。每种颜色光线的强度在不同方向上随机变化，“船只”可根据接收到的颜色组合和强度，推算出相对于“灯塔”的精确位置。
为了实现这一设想，团队使用了一种超薄电子表面。该表面可在信号照射后将其散射成依赖于波的方向与频率的独特图案。每个方向都会产生独一无二的“电磁指纹”，接收端只需与预先建立的信号库进行比对，就能在几皮秒（万亿分之一秒）内确定信号来源。
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