非常高兴来到南京，我是来自于北京理工大学的邢成文，我的报告是有关星间太赫兹通信关键技术。

首先太赫兹通信是未来星间链路发展必然趋势，太赫兹通信是未来第六代通信6G的核心技术，在这样一个高速率的要求下，大家注意到太赫兹是一个很好的通信方式。工信部苗部长提的，未来6G技术太赫兹也是很重要的通信之一，对于黑障通信，当航天器表面有等离子跳的时候，黑障，太赫兹频段有不可比拟的优势。

当然了，对于太赫兹通信，可能有的知道的人就知道，其实太赫兹和激光作为两种备用的高频段通信技术，其实针对目前方式是激光通信，太赫兹其实是一种备选方案，但是太赫兹通信具有带宽大、易对准、受卫星平台振动影响小等优点，适合星间高速传输应用。我们的卫星打到天上之后，用激光实现卫星之间的对准确实是一件非常难的事情，因为激光波长更小，太赫兹相对于激光而言波长大，所以对准相对而言更为容易，这是太赫兹重要的特性。

另外一方面FCC又划分了若干个星间的通信频段，对于推动太赫兹卫星通信具有重要的意义，简单来说，对于中国占领星间太赫兹频段也有非常重要的意义。

太赫兹的调制装置，发展历程，其实太赫兹通信，在世界范围内受到了广泛的关注，包括日本、德国、法国还有美国，都提出了相应的调制方式。目前都是以模拟调制OOK为主，频谱效率低。对于高阶调制，频谱效率高，功放需回退6db以上。

目前为止，过多众多研究机构研究成果可以看出来，太赫兹的发射功率效率相对微波来说是非常低的，目前太赫兹源的输出，目前国内能够买到的，难以支撑太赫兹通信，当然了电子科大还有一些其他单位运用多通道，特点就是资源消耗大，频谱效率低。另外一个起伏也比较大，对于前端放大器的要求也比较高。

另外一方面，在太赫兹器械方面，基于是新结构、新材料和新工艺的太赫兹调制器还有一定的距离。

航天器表面对于太赫兹波的影响是不能忽略的，这样的话，对于航天器的射动影响，必须考虑在空间里面。大家都知道太赫兹波，对于大气中的水蒸气影响非常严重，水蒸气极易吸收掉太赫兹，这是在地面的应用，一般都是室内完成的。而且目前的研究也没有考虑到应用大气环境，对太赫兹传输的影响，这个也是目前进行一个主要的研究方向。

此外，太赫兹频段频谱跟踪也是急需解决的一个难题。卫星在轨道上，卫星和卫星之间通信必须要能实现精准度，这是亟待解决的问题。另外一方面，太赫兹需要通信，需要达到万公里量级的远距离传输。卫星通信对于地面传输而言最大的区别在于，传输距离远，卫星是上千公里，上万公里，而且量方面，太赫兹有效功率输出特别低，如何解决这两者之间的矛盾，是非常重要的问题，如果采用现在主流的调制方式，其实传输的距离只有10公里的量级，在空间里面，是一种真空环境，没有水蒸气，如果在地面有水蒸气吸收的话，这个距离，我的印象美国布朗大学做过，只能传一两百米的距离。这是一个空间通信或者一定希望要满足的条件。

另外一方面，我们讨论将围绕两个方面，一个是空间通信，通过空间正交调制功率合成与高灵敏度相干接收等关键技术，如何提升一个数量级，降低信道资源需求。另外一方面围绕移动通信，我稍微提一下，因为对于做5G通信的同学，如果研究比较多的是关于毫米波波段，大家可能对于大规模天线普通阵列比较多，如果将技术进一步拓展到太赫兹频段，也是我们下一步研究的重点。

我们将要研究的关键技术，因为在空间的时候，航天器受太赫兹的影响可以忽略不计的话，如何建模，去用一个可以处理的数学模型，去反映这样一个复杂无趣的太赫兹信道。另外一方面在大气环境里面，受天气影响，和我们如何去验证我们模型的正确性，当时设计了一个天气模拟箱，可能一个跟房间一样大的环境，我们在里面模拟各种天气环境，来验证我们的传输有效性。另外一方面，是关于广视角、高精度，这部分主要是研究引导信标+螺线扫描。

第三，低功耗高能效高线性太赫兹调制与发射技术。太赫兹通信不同于微波通信，太赫兹通信发展要依赖于新材料，新工艺的发展。太赫兹通信的研究离不开物理、化学等基础学科，这是我们团队为什么在今年，我们引进了很多物理系的老师，因为我们需要跟底层更基础的学科进行交叉，不光是一个，因为我们通信发展到今天，可能真正抑制通信前进步伐的，是对于基础学科的无知，而不是我们对于未来的畅想。高速率，通信好比是一个奥林匹克竞赛，我们永远追求是更快，延时更小更稳定，如何达到这些目标，可能还要依赖于，不但要依赖数学，现在我们发现数学已经被我们挖掘殆尽了，现在依赖更基础的学科。

以前发展历程是从模拟到数字，现在由于太赫兹频段越来越高，传输越来越快，模拟处理的重要性慢慢被发觉出来，我们要习惯用模拟处理的方式，来实现数字功能，我们要研究数模混合技术，不光是数模混合的阵列，数模混合技术。如何研究低功耗的信号处理技术，信道资源相对于地面资源更加有限，只有地面的800分之一。

另外一方面是如何搭建太赫兹平台，如果我们要做一个半实物的工作，我们希望不仅仅停留在理论上面，我们要把它做出来，就可以去实现了。我们先看一下对于太赫兹信道而言，在大气内，要考虑风速、温度、适度对信道的影响。我们其实是相当于电子计算的方式，我们在做理论研究的时候，我们从物理性上出发，我们要抽象出一个可认识，可控制，可处理的模型，这个过程，我们需要把不可认知的东西变成认知，我们需要用模型先去构造一个最原始的东西。要把本质挖掘出来。另外一方面，我们也采用了实物验证，来制作模拟进行验证。

这是一个流程，我们在自然基金委重点国际合作项目的支持下，我们建立了一个空间信道的理论模型。

还有可行性分析，我们完成了0.3t赫兹以下10米量级实际航天器目标宽带散射特性计算。提升我们下一步在中间环境中的应用。

另外一方面，我们在模拟箱里面增加了降雨的模拟，还有霾的处理，通过反射理论等等，来确保太赫兹移动建模的重要性，我们还进行了一些数值上的仿真。对于广视角高精度的太赫兹问题，我们存在的问题主要是解决多数捕获实现广视角困难，失捕后利用历史位置快速重捕困难。主要是提出了辅助信标等距螺线扫描+多馈源比幅测角，实现广视角粗捕获。提出了双环捕捉跟踪策略，实现快速捕获。这是我们研究的仪器，可以看出来，广视角粗捕获的方案，是60秒，可以达到0.003度，这是一个实现的流程。如果是正负1度的话，我们应该是6秒，另外一方面是有一个前期的实验。另外一方面针对高能效，我们主要是针对晶体管，导致了太赫兹的调制器难度较大，另外一方面太赫兹发射极的功率较低，有效带宽很窄，这部分我们其实是跟天津大学，变相材料，石墨烯等材料，通过新材料、新工艺来实现的。

本人以前是做信号处理的，做太赫兹方面就发现，有好多的东西跟物理学是紧密相关的。另外我们研究了，这个参数在国内是非常领先的。

如果用高低调制，有效功率是会产生错配，我们说采用低调制之后，空间上不同的天线合成高低调制，这样可以克服功率错配，实现高速传输，用软方法来克服细节上的不足。目前我们还在研究，如何用这种方式来研究合成芯片。另外一方面，目前为止天津大学在马老师团队，他们已经完成了芯片的理解，这部分芯片将会在我们团队发射机的前端，而且高性能的解调器，这部分器件是国产化的，完全自主可控。

高灵敏度相干接收方面，30gsps高速AD实现困难。资源消耗大，我们团队刚才说了，采用了一种竖模的方式，我们团队做的最多的一个，降低整个芯片的功耗，我们团队，当然芯片是四个纳米，现在还比较成熟。采样率降低了1000倍，这样的话可以满足严格首先情况下的信源分配。还有是伪码导频信号。另外我们采用了数模混合自适应均衡，可以实现毫秒级的快速收敛并提升高速数据EVM。还可以利用概率计算，转化成概率密集型问题。通过概率来计算替代芯片。这是一个芯片的测试结果。

另外一方面，对于远距离高集成度太赫兹验证平台方面，目标是实现数据传输速率，利用高低调制，至少可以回40Gbps。我们当时采用的方案是利用空间正交调制公里。另外一方面是采用闭环预解码技术。下面是我们团队实现的空间太赫兹方面的一个闭环通信系统。另外一方面发射机包括了伪码辅助载波。

这个是体制对比，常规体制，实现1公里，40Gbps的数据传输，需瓦级功放，数字处理平台需要千万门级FPGA，AD采样率需20Gbps。希望通过我们的研究，在未来的通信里面，太赫兹可以实现万公里级别的通信，目前看这个难度是比较大的。而且我们在容纳的环境中实现了一个初步的测试，包括我们实验室内部搭建的平台，在室外环境，因为太赫兹对于，实现了1公里的测试，敦煌还是比较干燥。无论是从发射极，从器件，有源无源器件，还实现了天线阵列，还有编译码的方式。包括网络，现在太赫兹40gbps这么高的速率，如何在空间组网，还没有开展关于组网的研究，但是对于基础的试传部分，我们已经做了很多了。

还有一个是天线设计，用更为先进的技术，实现多用户，这个也是一个非常值得研究的课题。啊我们实现了一个，目前我们正在做合作方面的技术，中间是我们自己做的167赫兹，右边是我们跟瑞典一所大学合作做的一个样机。

谢谢大家！