研究人员解决了太赫兹数据网络的“链路发现”问题

当有人打开笔记本电脑时，路由器可以快速找到笔记本电脑并将其连接到本地Wi-Fi网络。这种能力是任何称为链接发现的无线网络的基本要素，现在，一组研究人员已经开发出一种利用太赫兹辐射来实现该功能的方法，太赫兹辐射有一天可能会构成超快无线数据传输。

由于其太高的频率，太赫兹波可以承载的数据量比当今用来承载我们的数据的微波要多数百倍。但是，高频也意味着太赫兹波的传播不同于微波。微波是从全方位广播的源发出的，而太赫兹波则以窄波束传播。

布朗工程学院教授丹尼尔·米特尔曼(Daniel Mittleman)表示：“当您谈论的是发出光束的网络时，它引发了有关如何实际构建该网络的众多问题。”“其中一个问题是，如何将接入点(您可以将其视为路由器)如何找出客户端设备的位置，以便对其进行瞄准。这就是我们在此考虑的问题。”

在《自然通讯》上发表的一篇论文中，布朗和赖斯大学的研究人员表明，一种被称为泄漏波导的设备可以用于太赫兹频率的链路发现。该方法使链接发现可以被动地一次完成。

泄漏波导的概念很简单。只是两个金属板，它们之间有一个可以传播辐射的空间。其中一块板的上切有一个窄缝，这允许少量辐射泄漏出去。这项新的研究表明，该设备可通过利用其基本特性之一来用于链路发现和跟踪：不同频率以不同角度从缝隙中泄漏出来。

赖斯(Rice)的研究生，这项研究的合著者Yasaman Ghasempour说：“我们以单个脉冲的形式在此波导中输入了多种太赫兹频率，并且每个脉冲都以不同的角度同时泄漏出去。”“您可以把它想像成彩虹泄漏出来，每种颜色代表与某个角度相对应的唯一光谱特征。”

现在想象一下放置在接入点上的泄漏波导。根据客户端设备相对于接入点的位置，它将看到从波导发出的不同颜色。客户端只是将一个信号发送回接入点，说“我看到了黄色”，现在该接入点确切知道了客户端的位置，并可以继续对其进行跟踪。

Yasaman说：“这不只是一次发现链接。”“实际上，随着客户端的移动，传输方向需要不断进行调整。我们的技术允许超快速的适应，这是实现无缝连接的关键。”

该设置还在客户端使用泄漏波导。在那一侧，通过波导中的缝隙接收的频率范围可用于确定路由器相对于设备本地旋转的位置-就像有人在使用笔记本电脑时旋转椅子时一样。

Mittleman说，找到一种新颖的方法来使太赫兹领域中的链路发现工作很重要，因为现有的微波链路发现协议根本无法用于太赫兹信号。即使是为新兴的5G网络开发的协议，比标准微波的定向性要强得多，对于太赫兹来说也不可行。这是因为与5G波束一样窄，它们仍然比太赫兹网络中的波束宽约10倍。

Mittleman说：“我认为有人认为，由于5G在某种程度上是定向的，因此已经解决了这个问题，但是5G解决方案根本无法扩展。”“需要一个全新的想法。这是开始构建太赫兹网络所需的基本协议之一。”

该论文的其他合著者是布朗大​​学的Rabi Shrestha和Aaron Charous，以及莱斯大学的Edward Knightly。这项工作得到了思科，英特尔和美国国家科学基金会的支持。

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