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珞光电子 × 伏波电子:6G 太赫兹视频传输联合解决方案发布

随着6G通信研究的深入,太赫兹(THz)频段因其极宽的频谱资源,成为实现Tbit/s级传输速率的关键。然而,太赫兹信号在空间传输中面临极大的路径损耗,且对基带处理的实时性与带宽提出了严苛要求。本方案由武汉珞光电子与苏州伏波电子联合推出,利用USRP-LW X410软件无线电平台的高性能处理能力,配合高精度的太赫兹变频前端,构建一套可演示、可二次开发的6G高清视频无线传输系统。




系统架构与链路设计


方案基于USRP-LW X410软件无线电平台与太赫兹变频前端,构建一套大带宽、低延迟、高可靠性的视频传输系统。系统采用OFDM调制与分谐波混频技术,通过本振倍频链路将中频信号搬移至太赫兹频段,有效应对高频段路径损耗,实现高清视频的空口无线传输。

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图1 系统架构

发射链路

上位机通过摄像头采集视频信号,经10GbE接口传输至USRP-LW X410。USRP-LW X410完成OFDM基带处理与数字调制,输出中频信号。该中频信号与本振信号源共同送入上变频器,经倍频后搬移至110–500 GHz频段。上变频器输出的太赫兹信号依次经带通滤波器抑制杂散、功率放大器补偿损耗,最后由高增益喇叭天线辐射至自由空间。 


接收链路

太赫兹天线接收空间信号,经低噪声放大器放大、FFB带通滤波器滤除带外干扰后,与同一本振信号源提供的本振信号共同送入下变频器,下变频恢复至中频。中频信号进入USRP-LW X410完成OFDM解调与视频恢复,最终在上位机显示重建画面。




方案组成与系统指标


核心硬件

(1)USRP-LW X410

作为专业的无线电设备制造商,珞光电子提供的USRP-LW X410是一款高性能四通道软件无线电平台,在太赫兹视频传输系统中负责基带信号处理与中频生成。该平台基于Xilinx Zynq UltraScale+ RFSoC芯片,提供4个独立收发通道,每个通道支持400MHz瞬时带宽,频率覆盖1MHz-7.2GHz,并配备双10/100 GbE高速数据接口。这种SDR实现方式赋予了系统强大的数据处理能力和灵活的可扩展性,无论是改变调制方式、调整发射功率还是适配不同太赫兹频段,均可通过软件快速定义。


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图2 珞光电子USRP-LW X410

(2)太赫兹射频前端

太赫兹射频前端由伏波电子提供,包含上变频器、带通滤波器、功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)及下变频器,支持最高500GHz射频覆盖,完成信号的高频搬移、滤波与功率放大。

伏波电子FUC/FDC系列上下变频器可提供40-500GHz频率范围(本方案选用其中110–500GHz 太赫兹定制型号),采用本振倍频驱动分谐波混频器或平衡混频器的结构,具有谐波抑制好、变频损耗小、中频带宽宽、方便易用的特点。

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图3 伏波电子FUC/FDC系列上下变频器


(3)本振混频与天线系统

  • 本振混频系统: 配置高精度本振信号源(LO),直接接入上下变频器的混频端口进行频率搬移;同时为收发两端提供统一的频率基准,确保系统在高频段下的相干性与相位稳定性。

  • 高增益天线系统: 配备增益 ≥25 dBi 的喇叭天线,通过窄波束定向传输对抗空间传播损耗。



软件实现

系统软件基于 Ubuntu 与 GNU Radio 开发,采用 OFDM 调制实现视频实时空口传输。发射端通过 GStreamer 采集 H.264 视频流,送入 GNU Radio 完成编码、调制、IFFT 及加循环前缀后,由 USRP-LW X410 发射;接收端经 GNU Radio 完成同步、FFT 解调、解码,恢复视频流后送 GStreamer 播放。(可参阅案例介绍-开源利器!利用USRP-LW产品和GNU Radio实现视频传输系统平台



系统参数

本方案支持 110–500 GHz 多个频段,系统典型参数如下表所示:

系统频率(GHz)输出功率(dBm)中频带宽(GHz)瞬时带宽(MHz)天线增益(dBi)变频损耗(dB)
110-1702018100/200/400/1600>2513
170-260-2020100/200/400/1600>2515
260-400-2020100/200/400/1600>2515
330-500-2040100/200/400/1600>2516




系统展示


本方案所涉及的核心硬件设备(USRP-LW X410、本振信号源、太赫兹上下变频器及高增益天线等)实物如图所示:

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图4 实验平台展示




应用场景


本方案主要适用于以下研究和测试领域:

  • 6G超高速通信预研:验证太赫兹频段的大带宽传输能力。

  • 空间高速通信:模拟星间/星地链路中的太赫兹数据传输。

  • 天地一体化网络:测试大容量数据回传的可行性。

  • 超高清多媒体系统:支持4K/8K视频的无线传输验证。

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太赫兹赛道合作伙伴--苏州伏波电子


苏州伏波电子科技有限公司专注毫米波、太赫兹通用组件研发生产,服务公共安全、未来通信、工业传感、科研等领域,推进核心产品国产化,打造通用化、小型化、系列化产品。公司核心团队来自行业知名机构,拥有二十余年微波电路及电子装备研发经验,与国内顶尖高校开展太赫兹领域人才合作;建有万级微组装超净间,具备完整的产品组装、调试、测试能力。企业以技术创新为驱动、客户需求为导向,致力打造全球知名毫米波太赫兹品牌,为全球产业发展贡献中国技术。



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