6G太赫茲(THz)通訊技術─科技與智慧（14）

作者：陳華夫

據中國大陸國家智慧財產權局智慧財產權發展研究中心發布的《6G 通訊技術專利發展狀況報告》顯示，全球6G通訊領域專利申請逾3.8萬項，中國約1.3萬項，占比35％，是全球第一。目前對於6G的探討研究仍然處於願景架構階段，業界普遍認為在太赫茲技術、空天海地一體化技術、確定性網路技術和基於AI的空口技術等6G關鍵技術是未來發展重點。（見大陸6G專利稱霸 引領衛星通訊）

太赫茲（THz）波或稱兆赫茲波是從上個世紀80年代中後期，才被正式命名的，在此以前科學家們將統稱為遠紅外射線。兆赫茲波是指頻率在0.1THz到10THz範圍的電磁波，波長大概在0.03到3mm範圍，介於微波與紅外線光之間(如下圖)。

太赫茲（THz）波比收音機無線電波及微波的頻率要高、所以脈衝短、穿透性強，但比X光、紫外線的頻率低，所以其能量不會傷害人體。上海地鐵已使用「太赫茲人體安檢儀」，避免了X光的輻射傷害。

但太赫茲技術主要是應用在6G網絡上，6G的效能比5G要提升10-100倍但太赫茲技術主要是應用在6G網絡上，6G的效能比5G要提升10-100倍（見拙文5G產業全球爭霸錄─美中經濟（30），及5G元年（商轉年）是2020年─美中經濟（20）），其主要技術指標如下圖：，其主要技術指標如下圖：

在2019年的6G峰會結束後，美、日、歐、中國都如火如荼的開發6G。而在四天前（2020/11/6日）中國成功的發射了全球首顆6G試驗衛星“電子科技大學號”（星時代-12/天雁05），是由電子科技大學夥同國星宇航設計開發的太赫茲衛星通訊技術，將在衛星平臺上建立收發鏈路並開展太赫茲載荷試驗，這也將成為太赫茲通訊技術在空間應用場景下，首次全球的技術驗證。其太赫茲頻段核心器件及太赫茲通訊系統在衛星空間載荷極其苛刻的條件下，解決了小型化、低功耗等技術難題。

但又據媒體報導，電子科技大學通信與信息工程學院院長、通信抗干擾技術國家級重點實驗室主任李少謙說：「這顆衛星被稱為“全球首顆6G 試驗衛星”是完全錯誤的說法。實際上，這僅是一次太赫茲通信設備在衛星上的適應性試驗。」、「太赫茲通信未來有兩大應用場景，一是地面大容量通信，有可能用於6G；二是衛星與衛星、星地之間的空間大容量通信。」、「這次實驗與6G 沒什麼關係。『太赫茲通信』、『天地一體化通信』、『可見光通信』、『人工智能』等技術都可能是6G 的候選技術。因此，『太赫茲通信』不能代表6G。」、及「6G 是2030 年以後用的新一代技術。全球科學家對6G 的研究還處於前期需求分析、概念定義、潛在技術研究階段，預計2023 年左右才能明確什麼是6G，6G 將採用什麼技術。」

第1G到5G的移動通信發展，已巨大的改變了人類的生活；1G解決了偏遠地區的通信問題；2G進入數位通信時代，不僅可以傳輸語音，還可以傳輸短信；3G進入資料通信時代，手機從打電話的工具變得更加智慧化；4G帶來移動互聯網：衛星定位、社交網站、移動電子商務、及移動支付等；美國思科公司認為5G的三大場景是：大頻寬、低時延、廣聯接；而相對的，6G的3大應用場景是：實現更好的應用，達到超高頻寬，極低時延，網絡密集度和覆蓋範圍大大提高，整個有線、無線網絡結構都將發生巨大變化。

6G將顯著改善網路安全，於是算法(algorithm)和人工智慧將以更加小巧高效的方式嵌入到所有物體中，藉由6G網路即時發現架構中的異常行為，可以快速識別處理，更加安全。
所以6G將可能與保密通訊的量子計算相結合，形成量子聯網網路。如果量子計算技術得到大規模應用，將串聯人、個人裝置、機器及動物等整個物聯網，計算能力和計算密度可能呈現倍數級的增長，利用6G超快的網絡連接速度配合超快的雲端數據中心進行超高速計算。(請看拙文：美中「量子科技」爭霸錄─科技與智慧（8）)

6G還有不少技術難題要克服，例如太赫茲通信技術必需實現理想中的通信速率；而當隨著太赫茲波的段頻率增加，其波長變短，其半波長天線體積將越來越小，當頻率達到250 G赫茲時，4平方公分的面積上足以安裝一千個天線，這對積體電路的設計與製作是個挑戰。

中國六代機的雷達探測能力，較目前的五代機而言，有重大提升。對於未來的雷達，除進一步提升探測距離和精度外，還積極研究具有顛覆性的新概念雷達產品。第一、是太赫茲雷達。太赫茲雷達比傳統雷達探測距離遠，無視隱形塗層，適應性強等優點，是一種新概念的雷達產品。第二、是微波光子雷達。微波光子雷達集微波和光信號的傳輸、處理等優勢，是雷達領域一項潛在顛覆性技術，具有探測距離遠，目標識別能力、抗干擾能力強，系統體積小、重量輕等優點。微波光子雷達，也可用在下一代戰機上。（見重資訊化能力 陸六代機顯輪廓）

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