電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報道，近日，由北京大學、香港城市大學組成的聯(lián)合研究團隊成功研制出超寬帶光電融合集成系統(tǒng)，首次實現(xiàn)全頻段、靈活可調(diào)諧的高速無線通信，有望為未來更暢通可靠的6G無線通信提供保障。該成果8月27日晚在線發(fā)表于《自然》雜志。

北京大學、香港城市大學組成的聯(lián)合研究團隊（圖源：北京大學新聞網(wǎng)）

6G是繼 5G 之后的新一代無線通信網(wǎng)絡，旨在提升通信性能，實現(xiàn)全域覆蓋、智能融合、極致體驗的網(wǎng)絡服務。

數(shù)據(jù)顯示，6G的網(wǎng)速將是5G的50倍以上。作為對比，5G峰值速率、端到端時延分別為20 Gbps、1ms，預期6G的峰值速率、端到端時延分別可以達到1 Tbps（1000 Gbps）、0.1ms，用戶體驗速率將從5G的100 Mbps，提升到1–10 Gbps。數(shù)據(jù)顯示，使用下載一部4K電影只需不到1秒；時延可以支持4K遠程實時手術、遠程操控機器人等觸覺互聯(lián)網(wǎng)應用。每平方公里可連接上億個設備，真正實現(xiàn)“萬物智聯(lián)”。

6G的核心性能指標意味著它需要在多樣化場景下滿足各種頻段的無線信號高速傳輸。但傳統(tǒng)電子學硬件僅適應于單個頻段，不同頻段的器件又依賴于不同的設計、結構和材料，難以實現(xiàn)從微波、Sub-6GHz、毫米波到亞太赫茲波段的跨頻段或全頻段范圍的工作。

根據(jù)介紹，北京大學、香港城市大學組成的聯(lián)合研究團隊研發(fā)出的超寬帶光電融合集成系統(tǒng)融合光子與電子技術，采用薄膜鈮酸鋰光子材料、創(chuàng)新提出“超寬帶光電融合無線收發(fā)引擎”架構，并構建了片上集成光電振蕩器（OEO），借助高精度光學微環(huán)“鎖定”頻率，實現(xiàn)了無線信號從0.5GHz（千兆赫茲）到115GHz范圍內(nèi)任一頻點都可實現(xiàn)高速傳輸，快速、精準、低噪聲地生成任意頻點的通信信號。達到行業(yè)領先水平。

在該系統(tǒng)中，單一芯片尺寸與拇指指甲相當，僅為11x1.7mm，集成了寬帶無線-光信號轉(zhuǎn)換、低噪聲載波與本振信號生成、數(shù)字基帶調(diào)制解調(diào)等核心模塊，顯著提升了系統(tǒng)的集成度、穩(wěn)定性和能效比，為未來6G超高速無線通信設備的小型化與模塊化發(fā)展奠定了關鍵技術基礎。

尤為突出的是，即便在高達115GHz的毫米波頻段，系統(tǒng)仍能保持優(yōu)異的信號質(zhì)量，展現(xiàn)出卓越的穩(wěn)定性和可靠性，為未來6G通信中的高頻段應用提供了關鍵技術支持。

實驗驗證結果顯示，該基于芯片的創(chuàng)新系統(tǒng)可實現(xiàn)超過120Gbps的超高速無線傳輸，完全滿足6G通信對峰值速率的核心需求。其端到端無線鏈路在全頻段范圍內(nèi)性能穩(wěn)定一致，即便在高頻段也未出現(xiàn)性能衰減，為6G在太赫茲及更高頻段的頻譜資源高效利用鋪平了技術道路。

此外，該超寬帶光電融合集成系統(tǒng)具備優(yōu)異的靈活調(diào)諧能力，當通信信號遭遇干擾時，可智能感知并動態(tài)切換至無干擾的備用頻段，快速重建通信鏈路。這一特性顯著增強了系統(tǒng)的抗干擾能力與通信可靠性，同時提升了頻譜資源的動態(tài)利用效率，為未來高密度、復雜環(huán)境下的智能通信網(wǎng)絡提供了重要支撐。

北京大學電子學院副院長王興軍教授在接受采訪時指出，通過植入AI算法，這種新系統(tǒng)將催生更靈活智能的AI無線網(wǎng)絡，不僅可在多種復雜場景下應用，同步實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)傳輸與環(huán)境精準感知，還可自動規(guī)避干擾信號，讓網(wǎng)絡信號傳輸更安全通暢。

通過植入AI算法，AI為這套超寬帶光電融合集成系統(tǒng)賦予了智能化的“大腦”，顯著提升了系統(tǒng)的自主決策與環(huán)境適應能力。AI不僅能夠?qū)崟r分析信道狀態(tài)，動態(tài)識別和預測干擾源，自動切換至最優(yōu)頻段以規(guī)避干擾，從而保障網(wǎng)絡連接的穩(wěn)定與安全，還可實現(xiàn)通信與感知功能的智能協(xié)同，在傳輸數(shù)據(jù)的同時精準感知周圍環(huán)境，支持實時環(huán)境建模與異常檢測。

這種“通感智算一體化”的能力，使系統(tǒng)能夠在復雜多變的應用場景中自適應優(yōu)化性能，真正構建出高可靠、高安全、高效率的智能無線網(wǎng)絡，為未來6G時代的智慧通信基礎設施提供核心支撐。