Технология 5g будет миллиметровой?

Распространение технологий сотовой связи LTE и 4G сдерживается дефицитом свободного спектра. Для LTE требуется огромная полоса частот, которой располагают только поставщики услуг связи. Стоимость покупки нового спектра высока, а его объем ограничен. Для получения спектра операторы прибегают к различным ухищрениям, чтобы увеличить потенциал сетей LTE и собственную выручку. Одним из решений является переход на формат TD-LTE (дуплексная передача с разделением во времени), в котором используется только половина спектра FDD-LTE (дуплексная передача с частотным разделением). Однако это не входит в планы большинства поставщиков услуг. Более популярное решение – малые соты. Микросоты, пикосоты и фемтосоты представляют собой базовые станции с ограниченным диапазоном, которые устанавливаются для расширения зоны покрытия базовых станций макроуровня. Имея небольшую дальность передачи, эти малые соты позволят задействовать технологии многократного использования частот для более эффективного расходования доступного спектра.

Системы малых сот, также называемые гетерогенными сетями или HetNets, со временем могут стать основой сотовой связи пятого поколения (5G). Но это еще не все. Малые соты могут работать в миллиметровом диапазоне, что позволит получить бесценный спектр, необходимый для расширения. Недавние исследования, проведенные в Нью-йоркском университете (NYU), показали, что миллиметровый диапазон может быть задействован для организации сотовой связи. На примере использования полос 28 ГГц и 38 ГГц исследователи NYU показали, что работа подобной сети возможна даже в условиях сверхплотной городской застройки Нью-Йорка. Узконаправленные антенны с автоматическим позиционированием и функциями формирования луча могут обеспечить надежную работу сотовых телефонов на миллиметровых волнах.

Терагерцы и далее

Хотя учеными и созданы транзисторы, преодолевшие границу 100 ГГц, на частотах начиная примерно с 300 ГГц пользы от них немного из-за чрезмерно большого времени прохождения сигнала через устройство. В таком случае, что же может использоваться для генерации и обнаружения волн частотой выше 1 ТГц? Как ни странно, сегодня существуют полупроводниковые приборы, способные работать в оптическом спектре выше терагерцовой зоны.

Инфракрасный диапазон простирается от 700 до 2000 нм или от 430 до 150 ТГц. Диапазон видимого света – от 400 (фиолетовый) до 700 (красный) нм или от 430 до 750 ТГц. Ультрафиолетовый свет начинается за границей 740 ТГц. Генерировать эти волны могут лазеры и светодиоды, а фотодиоды могут их обнаружить, но все эти приборы не работают на нижних частотах терагерцового диапазона. Таким образом, интервал примерно от 300 ГГц до 100 ТГц представляет собой «мертвую» зону, для работы в которой реально пригодных устройств либо практически не существует, либо существуют считанные единицы.

Было показано, что в этом диапазоне в качестве смесителей сигналов могут использоваться диоды Шотки, но где взять хороший генератор терагерцовой частоты или эквивалентный ему прибор? Статьи в относительно новом журнале «Transactions on Terahertz Science and Technology (Труды в области терагерцовой науки и техники)» организации IEEE описывают научно-исследовательские работы, проводимые в США. Нам еще предстоит увидеть основные приложения волн терагерцового диапазона, и может оказаться, что они не будут иметь отношения к коммуникациям