6G時代的雙重功能：時空編碼超表面如何革新無線網路

隨著6G時代的來臨，無線網路將迎來前所未有的變革。東南大學、桑尼奧大學以及巴黎薩克雷大學的研究團隊最近在《自然通訊》期刊上發表了一項突破性研究，展示了一種名為「時空編碼超表面」的可程式設計超表面（PM），它能夠同時支援感應和無線通訊功能。這項技術不僅能提升網路速度，還能即時感知環境，為未來的智慧應用鋪平道路。

「我們的研究源自一個核心問題：單一裝置能否在提供高速無線通訊的同時，也能感知周圍環境？」該研究的資深作者崔鐵軍教授向Tech Xplore表示。6G技術承諾超高速、近乎零延遲以及廣泛的新應用，這使得對更整合和智慧系統的需求日益增加。未來的網路不僅需要傳輸資料，還必須與環境互動並即時做出反應。

崔教授及其團隊的目標是開發一種新型可程式設計超表面，能夠同時支援高速通訊和即時環境感知。這項技術的核心是「時空編碼超表面」，它不僅能反射無線訊號，還能主動操控電磁波的傳播。與傳統的鏡面不同，這種超表面的每個元件都包含可開關的二極體，能夠動態調整電磁波的傳播路徑。

值得一提的是，這種超表面不僅支援原始訊號頻率，還能精確控制額外的諧波頻率。原始頻率用於高品質通訊，而可控的諧波則支援即時環境感知，並透過機器學習演算法檢測感興趣的訊號。崔教授解釋道：「這種雙重功能讓單一裝置能夠在保持穩定連線的同時，即時追蹤移動、檢測物體並適應環境變化。」

為了驗證這套系統的效能，研究團隊製作了一個在10.3 GHz微波頻率下運作的原型。初步測試顯示，這款可程式設計超表面能有效處理通訊和感應任務。崔教授表示：「我們的原型能夠動態調整以應對環境變化，追蹤移動使用者、穩定連線並準確檢測障礙物。這項技術有望降低未來行動網路的複雜性和成本，最佳化頻譜使用，並提升無線通訊基礎設施的整體可持續性。」

這項研究為其他團隊設計類似的時空編碼超表面提供了靈感，未來這項技術可進一步改進並應用於智慧城市、家庭安全、工業機器人和自動駕駛等領域。崔教授補充道：「我們正在努力將先進的人工智慧整合到系統層面，讓這些智慧表面能夠做出複雜的即時決策，進一步提升通訊和感應能力。同時，我們也專注於加強安全措施，確保系統的穩健性和可靠性。最終，我們的目標是開發出能夠無縫適應使用者需求的智慧環境，將從家庭到整個城市的空間轉變為更連線、更響應和更高效的生態系統。」