【日本 6G 三线并进·第 5 篇】无线接入下太赫兹与 7GHz 的 6G 双路线摘要这是系列第 5 篇继续无线接入线。上一篇讲了 AI-RAN 如何让基站变“聪明”这一篇看 6G 的“频率选择”。德岛大学用微梳技术在 560GHz 频段实现 112Gbps 无线传输首次在 420GHz 以上频段突破 100G 级KDDI 与三星在 7GHz 频段通过 Extreme Massive MIMO 和 1024QAM 实现 3.6Gbps 下行并验证了与 Sub6 同等的覆盖能力。两条路线分别代表“追求极致容量”和“平衡覆盖与容量”的不同方向。附可运行的 MATLAB 仿真代码。标签#太赫兹#7GHz#6G#微梳#Extreme_Massive_MIMO#1024QAM#德岛大学#KDDI#三星#NTT一、6G 频率难题为什么需要双路线第 4 篇讲的是 AI-RAN解决的是“怎么调度”的问题。但调度再聪明也需要有足够的频谱资源可用。5G 时代运营商主要依赖 Sub63.5GHz 左右和毫米波28GHz 左右。到了 6GAI 驱动的流量增长将远超现有频谱的承载能力。日本总务省的《周波数再編アクションプラン》预计到 2040 年末日本需要新增约47GHz带宽。这意味着 6G 必须开拓新的频段。日本选择了两条并行路线太赫兹路线100GHz—560GHz追求极致容量适合超高速回传和短距离大容量传输中频段路线7—8GHz追求覆盖与容量的平衡适合广域移动通信。这两条路线的技术逻辑完全不同但互补性极强。太赫兹辐射被大气层强烈的吸收限制了通信距离。二、太赫兹路线德岛大学 560GHz 112Gbps2.1 背景350GHz 以上的“信号生成墙”传统电子技术在生成 350GHz 以上的高频信号时面临两个根本性瓶颈输出功率急剧下降和相位噪声显著增加。这两个问题使得太赫兹频段的超高速通信长期停留在理论阶段。德岛大学研究团队的核心突破在于用光子技术替代电子技术来生成太赫兹载波。相关成果于 2026 年 5 月 18 日发表在《Communications Engineering》期刊上。2.2 技术方案微梳 光注入锁定 高阶调制微梳Microcomb是这项技术的核心。它是一种基于微型光学谐振器产生的芯片级光频梳器件就像一个同时发出一整排非常整齐“音调”的光学信号源。相比传统激光器微梳具有高频率稳定性和低相位噪声两大特性。系统的完整工作流程如下微梳生成双光信号微梳产生两个频率稳定的光信号光注入锁定通过“光注入锁定”技术让两个光信号实现频率同步获得高稳定性的光载波数据调制将待传输数据通过 QPSK 或 16QAM 调制方式加载到光载波上光混频转换为太赫兹波两束光信号通过光混频过程转换为 560GHz 的太赫兹波无线传输与接收接收端采用次谐波混频器进行外差检测将太赫兹信号还原为电信号。此外团队还为微谐振器集成了温控功能提高了光学共振特性的重复性增强了设备在环境温度变化下的稳定性。2.3 关键数据指标数据载波频率560 GHz单通道传输速率112 Gbps16QAM84 GbpsQPSK频段突破首次在420GHz 以上频段实现 100G 级通信对比现有水平同频段系统通常仅数吉至数十吉比特关键器件微梳、光注入锁定、次谐波混频器论文发表《Communications Engineering》2026 年 5 月 18 日这项成果的产业意义在于它证明了420GHz 以上频段的 100G 级通信是可行的为 6G 超高速移动回传链路和光-无线融合网络提供了关键技术支撑。2.4 NTT 的补充2Tbps 100m在德岛大学之外NTT 也在太赫兹方向取得了重要突破。2026 年 9 月NTT 宣布在亚太赫兹带100—300GHz使用OAM-MIMO 多重传输方式在 100m 的实用传输距离上实现了每秒 2 太比特2Tbps的无线传输创下该频段世界最高速纪录。NTT 方案的独特之处在于空间多重处理的大部分由模拟电路承担因此数字信号处理的运算延迟和功耗可降至传统方法的数百分之一。这与德岛大学的光子学路线形成了互补——一个用光子生成太赫兹载波一个用 OAM 模拟多重提升容量。NTT 明确将该技术定位为“800G/1.6T 级光通信规格的无线替代方案”面向 AI 数据中心内和建筑物间的无线连接以及 6G 基站回传。三、7GHz 路线KDDI × 三星 3.6Gbps 户外实证3.1 背景7GHz 的“覆盖焦虑”7GHz 频段被 ITU 和日本总务省视为 6G 中频段的有力候选。2027 年的 WRC-27 将正式讨论 7—8GHz 用于 6G 的可能。日本 XG 移动推进论坛XGMF在 2025 年 12 月发布的 6G 周波数白皮书中推荐 6425—7125MHz 作为日本 6G 中频段的候选带宽。但 7GHz 有一个先天劣势频率比 Sub6 高传播损耗更大电波更不容易到达终端。KDDI 与三星的实证目标正是回答“7GHz 能否在保持覆盖的同时提升容量”这个问题。3.2 技术方案Extreme Massive MIMO 1024QAM2026 年 8 月 18 日至 20 日KDDI 与 KDDI 综合研究所在韩国首尔的三星 RD 园区内进行了户外实证。Extreme Massive MIMOX-MIMO是这项验证的核心。KDDI 在基站上搭载了超过 1000 个天线素子通过精密控制每个天线素子的发射方向实现对电波传播的精准控制。这种控制带来了两个效果信号品质提升使得 1024QAM 这种高阶调制方式成为可能传统 5G 主要使用 256QAM波束集中将电波能量集中到特定方向弥补 7GHz 传播损耗大的缺陷。3.3 关键数据指标数据频段7 GHz带宽100 MHz天线素子数超过 1000 个调制方式1024QAM下行速率3.6 Gbps对比 256QAM3.0 Gbps → 3.6 Gbps提升20%覆盖能力与同地点 Sub6 基站同等覆盖其中“与 Sub6 同等覆盖”是最值得关注的结论。7GHz 长期被认为“覆盖不如 Sub6”但通过 X-MIMO 的波束集中技术KDDI 和三星证明了在实测区域内7GHz 可以达到与 Sub6 同等的覆盖水平。这意味着 7GHz 有可能在不牺牲覆盖的前提下为 6G 提供比 Sub6 更宽的连续频谱。3.4 软银的补充7GHz 的“城市峡谷效应”软银与诺基亚在东京银座进行的 7GHz 户外实验得出了类似的结论。使用三个实验基站的测试表明7GHz 可以提供与 5G 当前使用的 3.9GHz 频段相当的覆盖和通信品质包括非视距条件。软银指出密集城市环境中的“峡谷效应”——建筑物对信号的反射——有助于维持信号强度和稳定性。四、双路线对比物理层差异与适用场景4.1 核心差异对比维度太赫兹路线560GHz / 300GHz中频段路线7GHz频率100—560 GHz7—8 GHz带宽数十 GHz 级数百 MHz 级峰值速率112Gbps—2Tbps3.6 Gbps覆盖半径数米至数百米与 Sub6 相当公里级穿透能力极弱几乎无法穿墙中等适用场景回传、数据中心互联、固定无线接入广域移动通信关键挑战信号生成、对准精度、器件成本传播损耗补偿、MIMO 复杂度日本代表德岛大学、NTTKDDI、软银、NTT DOCOMO4.2 适用场景的分工两条路线的关系不是替代而是分工太赫兹路线适合“点对点大容量”场景基站与核心网之间的回传链路backhaul、数据中心之间的无线连接、光纤难以铺设区域的临时中继。NTT 明确将 2Tbps 成果定位为“光纤替代方案”用于 AI 数据中心内和建筑间的无线连接。7GHz 路线适合“点对多点广覆盖”场景面向普通用户的移动通信、城市密集区域的容量补充、室内外无缝覆盖。KDDI 将 7GHz 验证定位为“AI 时代通信需求的核心支撑技术”。4.3 标准化时间线这两条路线的标准化节奏也有所不同7GHzWRC-272027 年将讨论 7—8GHz 用于 6G 的正式划分3GPP Release 21 计划在 2028 年完成 6G 规范初版太赫兹目前尚处于研究验证阶段IEEE 802.15.3-2023 是现有的唯一太赫兹无线标准。日本テラヘルツシステム応用推進協議会已设立THz 6G 工作组推动太赫兹在 6G 中的标准化和法规整备。五、MATLAB 仿真双路线链路预算对比以下代码对比太赫兹560GHz和 7GHz 在不同距离下的接收 SNR 和可达速率直观展示两条路线的适用边界。%% 6G 双路线链路预算对比仿真% 对比7GHz中频段与560GHz太赫兹在不同距离下的覆盖能力clear;clc;close all;%% 参数设置c3e8;% 7GHz 参数f_7G7e9;lambda_7Gc/f_7G;Ptx_7G_dBm46;% 发射功率 40WGtx_7G_dB30;% 发射天线增益 (X-MIMO波束成形)Grx_7G_dB0;% 接收天线增益BW_7G_Hz100e6;% 100 MHzNF_7G_dB7;% 560GHz 参数f_THz560e9;lambda_THzc/f_THz;Ptx_THz_dBm20;% 发射功率 100mWGtx_THz_dB40;% 高增益天线Grx_THz_dB40;% 高增益天线BW_THz_Hz10e9;% 10 GHzNF_THz_dB10;% 解调门限SNR_required_dB10;% 假设需要10dB SNR%% 距离范围distanceslogspace(0,3.5,100);% 1m 到 3000mSNR_7Gzeros(size(distances));SNR_THzzeros(size(distances));fori1:length(distances)ddistances(i);ifd1,d1;end% 7GHz 链路FSPL_7G20*log10(4*pi*d/lambda_7G);Prx_7GPtx_7G_dBmGtx_7G_dBGrx_7G_dB-FSPL_7G;N_7G-17410*log10(BW_7G_Hz)NF_7G_dB;SNR_7G(i)Prx_7G-N_7G;% 560GHz 链路FSPL_THz20*log10(4*pi*d/lambda_THz);Prx_THzPtx_THz_dBmGtx_THz_dBGrx_THz_dB-FSPL_THz;N_THz-17410*log10(BW_THz_Hz)NF_THz_dB;SNR_THz(i)Prx_THz-N_THz;end%% 计算可达速率 (Shannon)rate_7GBW_7G_Hz*max(0,log2(110.^(SNR_7G/10)))/1e9;rate_THzBW_THz_Hz*max(0,log2(110.^(SNR_THz/10)))/1e9;%% 绘图figure(Position,[100100900380]);subplot(1,2,1);semilogx(distances,SNR_7G,b-,LineWidth,1.5);hold on;semilogx(distances,SNR_THz,r-,LineWidth,1.5);yline(SNR_required_dB,k--,解调门限,LineWidth,1.2);grid on;xlabel(距离 (m),FontSize,11);ylabel(接收 SNR (dB),FontSize,11);title(双路线 SNR vs 距离,FontSize,12);legend(7GHz (X-MIMO),560GHz 太赫兹,Location,southwest);xlim([13000]);subplot(1,2,2);semilogx(distances,rate_7G,b-,LineWidth,1.5);hold on;semilogx(distances,rate_THz,r-,LineWidth,1.5);grid on;xlabel(距离 (m),FontSize,11);ylabel(可达速率 (Gbps),FontSize,11);title(双路线可达速率 vs 距离,FontSize,12);legend(7GHz (100MHz),560GHz (10GHz),Location,northeast);xlim([13000]);ylim([0,150]);%% 输出fprintf( 6G 双路线链路预算仿真结论 \n\n);fprintf(7GHz 路线 (X-MIMO 1024QAM):\n);fprintf( - 100m处SNR: %.1f dB, 可达速率: %.2f Gbps\n,...interp1(distances,SNR_7G,100),interp1(distances,rate_7G,100));fprintf( - 500m处SNR: %.1f dB, 可达速率: %.2f Gbps\n,...interp1(distances,SNR_7G,500),interp1(distances,rate_7G,500));fprintf( - 满足10dB SNR的最大距离: %.0f m\n\n,...distances(find(SNR_7GSNR_required_dB,1,last)));fprintf(560GHz 太赫兹路线:\n);fprintf( - 10m处SNR: %.1f dB, 可达速率: %.2f Gbps\n,...interp1(distances,SNR_THz,10),interp1(distances,rate_THz,10));fprintf( - 50m处SNR: %.1f dB, 可达速率: %.2f Gbps\n,...interp1(distances,SNR_THz,50),interp1(distances,rate_THz,50));fprintf( - 满足10dB SNR的最大距离: %.0f m\n\n,...distances(find(SNR_THzSNR_required_dB,1,last)));fprintf(结论: 7GHz覆盖范围远大于太赫兹但太赫兹在短距离内可提供\n);fprintf( 高出1-2个数量级的峰值速率。两条路线互补而非替代。\n);运行环境MATLAB R2018b 及以上无需额外工具箱。仿真说明在 100m 以内560GHz 太赫兹凭借 10GHz 带宽可提供数十 Gbps 级速率远超 7GHz 的 3.6Gbps但 7GHz 在数百米至公里级距离仍能维持通信而太赫兹在数百米后 SNR 已降至解调门限以下。这正是“太赫兹做回传、7GHz 做覆盖”的分工逻辑。六、日本 6G 频率战略的全局图景6.1 三层频率架构将太赫兹和 7GHz 放回日本 6G 战略的全局来看日本正在构建一个三层频率架构层级频段定位日本代表技术低频层Sub66GHz广域覆盖基础层现有 5G 网络的延续中频层7—8GHz6G 容量与覆盖的平衡层KDDI X-MIMO 1024QAM软银 7GHz 实验高频层100—560GHz超高速回传与固定无线接入德岛大学微梳NTT OAM-MIMO 2Tbps6.2 标准化与产业化节奏2026—2027 年WRC-27 讨论 7—8GHz 用于 6G日本总务省持续推进 7GHz 室外实验和电波传播测量2028 年3GPP Release 21 计划完成 6G 规范初版2030 年6G 预计商用。太赫兹技术在此之前需要完成器件成本下降和标准化的关键突破。6.3 产业化进展日本太赫兹技术市场正在快速增长。根据市场研究报告日本太赫兹元件和系统市场预计在 2026—2035 年间保持12—15% 的年复合增长率出货量到 2035 年可能翻倍。罗姆半导体等企业正在推动太赫兹技术的产业化生态系统建设目标是以日本为中心培育太赫兹产业。NICT 也在推进太赫兹通信的基础设施建设。NICT 与产业技术综合研究所联合发布了Beyond 5G/6G 计量标准与校准技术路线图涵盖太赫兹带100GHz 以上的测量标准和校准技术为太赫兹设备的商业化提供计量基础。七、小结与下一篇预告第 5 篇的核心逻辑可以概括为三个对比技术路线对比太赫兹560GHz/300GHz追求极致容量7GHz 追求覆盖与容量的平衡。德岛大学用微梳实现 112GbpsNTT 用 OAM-MIMO 实现 2TbpsKDDI 用 X-MIMO 1024QAM 在 7GHz 实现 3.6Gbps 并验证与 Sub6 同等覆盖。适用场景对比太赫兹适合回传、数据中心互联、固定无线接入7GHz 适合广域移动通信。二者互补而非替代。产业化节奏对比7GHz 的标准化路径更清晰WRC-27 → 3GPP Rel-21 → 2030 商用太赫兹仍需突破器件成本和标准化瓶颈但日本正在通过 NICT 计量路线图和产业联盟加速推进。第 6 篇非地面网络HAPS、卫星与量子安全下一篇将进入系列的最后一条线——非地面网络NTN重点拆解软银 HAPS 的 2026 年预商用进展与 Sceye 平台的 15000 公里跨太平洋飞行验证KDDI Starlink Mobile V2 的卫星直连手机服务东芝低轨卫星 QKD 系统与东京—名古屋—大阪约 600 公里广域量子加密通信网络HAPS、低轨卫星和地面网络如何互补以及量子安全为何需要提前布局。 【日本 6G 三线并进·第 5 篇】无线接入（下）：太赫兹与 7GHz 的 6G 双路线
【日本 6G 三线并进·第 5 篇】无线接入下太赫兹与 7GHz 的 6G 双路线摘要这是系列第 5 篇继续无线接入线。上一篇讲了 AI-RAN 如何让基站变“聪明”这一篇看 6G 的“频率选择”。德岛大学用微梳技术在 560GHz 频段实现 112Gbps 无线传输首次在 420GHz 以上频段突破 100G 级KDDI 与三星在 7GHz 频段通过 Extreme Massive MIMO 和 1024QAM 实现 3.6Gbps 下行并验证了与 Sub6 同等的覆盖能力。两条路线分别代表“追求极致容量”和“平衡覆盖与容量”的不同方向。附可运行的 MATLAB 仿真代码。标签#太赫兹#7GHz#6G#微梳#Extreme_Massive_MIMO#1024QAM#德岛大学#KDDI#三星#NTT一、6G 频率难题为什么需要双路线第 4 篇讲的是 AI-RAN解决的是“怎么调度”的问题。但调度再聪明也需要有足够的频谱资源可用。5G 时代运营商主要依赖 Sub63.5GHz 左右和毫米波28GHz 左右。到了 6GAI 驱动的流量增长将远超现有频谱的承载能力。日本总务省的《周波数再編アクションプラン》预计到 2040 年末日本需要新增约47GHz带宽。这意味着 6G 必须开拓新的频段。日本选择了两条并行路线太赫兹路线100GHz—560GHz追求极致容量适合超高速回传和短距离大容量传输中频段路线7—8GHz追求覆盖与容量的平衡适合广域移动通信。这两条路线的技术逻辑完全不同但互补性极强。太赫兹辐射被大气层强烈的吸收限制了通信距离。二、太赫兹路线德岛大学 560GHz 112Gbps2.1 背景350GHz 以上的“信号生成墙”传统电子技术在生成 350GHz 以上的高频信号时面临两个根本性瓶颈输出功率急剧下降和相位噪声显著增加。这两个问题使得太赫兹频段的超高速通信长期停留在理论阶段。德岛大学研究团队的核心突破在于用光子技术替代电子技术来生成太赫兹载波。相关成果于 2026 年 5 月 18 日发表在《Communications Engineering》期刊上。2.2 技术方案微梳 光注入锁定 高阶调制微梳Microcomb是这项技术的核心。它是一种基于微型光学谐振器产生的芯片级光频梳器件就像一个同时发出一整排非常整齐“音调”的光学信号源。相比传统激光器微梳具有高频率稳定性和低相位噪声两大特性。系统的完整工作流程如下微梳生成双光信号微梳产生两个频率稳定的光信号光注入锁定通过“光注入锁定”技术让两个光信号实现频率同步获得高稳定性的光载波数据调制将待传输数据通过 QPSK 或 16QAM 调制方式加载到光载波上光混频转换为太赫兹波两束光信号通过光混频过程转换为 560GHz 的太赫兹波无线传输与接收接收端采用次谐波混频器进行外差检测将太赫兹信号还原为电信号。此外团队还为微谐振器集成了温控功能提高了光学共振特性的重复性增强了设备在环境温度变化下的稳定性。2.3 关键数据指标数据载波频率560 GHz单通道传输速率112 Gbps16QAM84 GbpsQPSK频段突破首次在420GHz 以上频段实现 100G 级通信对比现有水平同频段系统通常仅数吉至数十吉比特关键器件微梳、光注入锁定、次谐波混频器论文发表《Communications Engineering》2026 年 5 月 18 日这项成果的产业意义在于它证明了420GHz 以上频段的 100G 级通信是可行的为 6G 超高速移动回传链路和光-无线融合网络提供了关键技术支撑。2.4 NTT 的补充2Tbps 100m在德岛大学之外NTT 也在太赫兹方向取得了重要突破。2026 年 9 月NTT 宣布在亚太赫兹带100—300GHz使用OAM-MIMO 多重传输方式在 100m 的实用传输距离上实现了每秒 2 太比特2Tbps的无线传输创下该频段世界最高速纪录。NTT 方案的独特之处在于空间多重处理的大部分由模拟电路承担因此数字信号处理的运算延迟和功耗可降至传统方法的数百分之一。这与德岛大学的光子学路线形成了互补——一个用光子生成太赫兹载波一个用 OAM 模拟多重提升容量。NTT 明确将该技术定位为“800G/1.6T 级光通信规格的无线替代方案”面向 AI 数据中心内和建筑物间的无线连接以及 6G 基站回传。三、7GHz 路线KDDI × 三星 3.6Gbps 户外实证3.1 背景7GHz 的“覆盖焦虑”7GHz 频段被 ITU 和日本总务省视为 6G 中频段的有力候选。2027 年的 WRC-27 将正式讨论 7—8GHz 用于 6G 的可能。日本 XG 移动推进论坛XGMF在 2025 年 12 月发布的 6G 周波数白皮书中推荐 6425—7125MHz 作为日本 6G 中频段的候选带宽。但 7GHz 有一个先天劣势频率比 Sub6 高传播损耗更大电波更不容易到达终端。KDDI 与三星的实证目标正是回答“7GHz 能否在保持覆盖的同时提升容量”这个问题。3.2 技术方案Extreme Massive MIMO 1024QAM2026 年 8 月 18 日至 20 日KDDI 与 KDDI 综合研究所在韩国首尔的三星 RD 园区内进行了户外实证。Extreme Massive MIMOX-MIMO是这项验证的核心。KDDI 在基站上搭载了超过 1000 个天线素子通过精密控制每个天线素子的发射方向实现对电波传播的精准控制。这种控制带来了两个效果信号品质提升使得 1024QAM 这种高阶调制方式成为可能传统 5G 主要使用 256QAM波束集中将电波能量集中到特定方向弥补 7GHz 传播损耗大的缺陷。3.3 关键数据指标数据频段7 GHz带宽100 MHz天线素子数超过 1000 个调制方式1024QAM下行速率3.6 Gbps对比 256QAM3.0 Gbps → 3.6 Gbps提升20%覆盖能力与同地点 Sub6 基站同等覆盖其中“与 Sub6 同等覆盖”是最值得关注的结论。7GHz 长期被认为“覆盖不如 Sub6”但通过 X-MIMO 的波束集中技术KDDI 和三星证明了在实测区域内7GHz 可以达到与 Sub6 同等的覆盖水平。这意味着 7GHz 有可能在不牺牲覆盖的前提下为 6G 提供比 Sub6 更宽的连续频谱。3.4 软银的补充7GHz 的“城市峡谷效应”软银与诺基亚在东京银座进行的 7GHz 户外实验得出了类似的结论。使用三个实验基站的测试表明7GHz 可以提供与 5G 当前使用的 3.9GHz 频段相当的覆盖和通信品质包括非视距条件。软银指出密集城市环境中的“峡谷效应”——建筑物对信号的反射——有助于维持信号强度和稳定性。四、双路线对比物理层差异与适用场景4.1 核心差异对比维度太赫兹路线560GHz / 300GHz中频段路线7GHz频率100—560 GHz7—8 GHz带宽数十 GHz 级数百 MHz 级峰值速率112Gbps—2Tbps3.6 Gbps覆盖半径数米至数百米与 Sub6 相当公里级穿透能力极弱几乎无法穿墙中等适用场景回传、数据中心互联、固定无线接入广域移动通信关键挑战信号生成、对准精度、器件成本传播损耗补偿、MIMO 复杂度日本代表德岛大学、NTTKDDI、软银、NTT DOCOMO4.2 适用场景的分工两条路线的关系不是替代而是分工太赫兹路线适合“点对点大容量”场景基站与核心网之间的回传链路backhaul、数据中心之间的无线连接、光纤难以铺设区域的临时中继。NTT 明确将 2Tbps 成果定位为“光纤替代方案”用于 AI 数据中心内和建筑间的无线连接。7GHz 路线适合“点对多点广覆盖”场景面向普通用户的移动通信、城市密集区域的容量补充、室内外无缝覆盖。KDDI 将 7GHz 验证定位为“AI 时代通信需求的核心支撑技术”。4.3 标准化时间线这两条路线的标准化节奏也有所不同7GHzWRC-272027 年将讨论 7—8GHz 用于 6G 的正式划分3GPP Release 21 计划在 2028 年完成 6G 规范初版太赫兹目前尚处于研究验证阶段IEEE 802.15.3-2023 是现有的唯一太赫兹无线标准。日本テラヘルツシステム応用推進協議会已设立THz 6G 工作组推动太赫兹在 6G 中的标准化和法规整备。五、MATLAB 仿真双路线链路预算对比以下代码对比太赫兹560GHz和 7GHz 在不同距离下的接收 SNR 和可达速率直观展示两条路线的适用边界。%% 6G 双路线链路预算对比仿真% 对比7GHz中频段与560GHz太赫兹在不同距离下的覆盖能力clear;clc;close all;%% 参数设置c3e8;% 7GHz 参数f_7G7e9;lambda_7Gc/f_7G;Ptx_7G_dBm46;% 发射功率 40WGtx_7G_dB30;% 发射天线增益 (X-MIMO波束成形)Grx_7G_dB0;% 接收天线增益BW_7G_Hz100e6;% 100 MHzNF_7G_dB7;% 560GHz 参数f_THz560e9;lambda_THzc/f_THz;Ptx_THz_dBm20;% 发射功率 100mWGtx_THz_dB40;% 高增益天线Grx_THz_dB40;% 高增益天线BW_THz_Hz10e9;% 10 GHzNF_THz_dB10;% 解调门限SNR_required_dB10;% 假设需要10dB SNR%% 距离范围distanceslogspace(0,3.5,100);% 1m 到 3000mSNR_7Gzeros(size(distances));SNR_THzzeros(size(distances));fori1:length(distances)ddistances(i);ifd1,d1;end% 7GHz 链路FSPL_7G20*log10(4*pi*d/lambda_7G);Prx_7GPtx_7G_dBmGtx_7G_dBGrx_7G_dB-FSPL_7G;N_7G-17410*log10(BW_7G_Hz)NF_7G_dB;SNR_7G(i)Prx_7G-N_7G;% 560GHz 链路FSPL_THz20*log10(4*pi*d/lambda_THz);Prx_THzPtx_THz_dBmGtx_THz_dBGrx_THz_dB-FSPL_THz;N_THz-17410*log10(BW_THz_Hz)NF_THz_dB;SNR_THz(i)Prx_THz-N_THz;end%% 计算可达速率 (Shannon)rate_7GBW_7G_Hz*max(0,log2(110.^(SNR_7G/10)))/1e9;rate_THzBW_THz_Hz*max(0,log2(110.^(SNR_THz/10)))/1e9;%% 绘图figure(Position,[100100900380]);subplot(1,2,1);semilogx(distances,SNR_7G,b-,LineWidth,1.5);hold on;semilogx(distances,SNR_THz,r-,LineWidth,1.5);yline(SNR_required_dB,k--,解调门限,LineWidth,1.2);grid on;xlabel(距离 (m),FontSize,11);ylabel(接收 SNR (dB),FontSize,11);title(双路线 SNR vs 距离,FontSize,12);legend(7GHz (X-MIMO),560GHz 太赫兹,Location,southwest);xlim([13000]);subplot(1,2,2);semilogx(distances,rate_7G,b-,LineWidth,1.5);hold on;semilogx(distances,rate_THz,r-,LineWidth,1.5);grid on;xlabel(距离 (m),FontSize,11);ylabel(可达速率 (Gbps),FontSize,11);title(双路线可达速率 vs 距离,FontSize,12);legend(7GHz (100MHz),560GHz (10GHz),Location,northeast);xlim([13000]);ylim([0,150]);%% 输出fprintf( 6G 双路线链路预算仿真结论 \n\n);fprintf(7GHz 路线 (X-MIMO 1024QAM):\n);fprintf( - 100m处SNR: %.1f dB, 可达速率: %.2f Gbps\n,...interp1(distances,SNR_7G,100),interp1(distances,rate_7G,100));fprintf( - 500m处SNR: %.1f dB, 可达速率: %.2f Gbps\n,...interp1(distances,SNR_7G,500),interp1(distances,rate_7G,500));fprintf( - 满足10dB SNR的最大距离: %.0f m\n\n,...distances(find(SNR_7GSNR_required_dB,1,last)));fprintf(560GHz 太赫兹路线:\n);fprintf( - 10m处SNR: %.1f dB, 可达速率: %.2f Gbps\n,...interp1(distances,SNR_THz,10),interp1(distances,rate_THz,10));fprintf( - 50m处SNR: %.1f dB, 可达速率: %.2f Gbps\n,...interp1(distances,SNR_THz,50),interp1(distances,rate_THz,50));fprintf( - 满足10dB SNR的最大距离: %.0f m\n\n,...distances(find(SNR_THzSNR_required_dB,1,last)));fprintf(结论: 7GHz覆盖范围远大于太赫兹但太赫兹在短距离内可提供\n);fprintf( 高出1-2个数量级的峰值速率。两条路线互补而非替代。\n);运行环境MATLAB R2018b 及以上无需额外工具箱。仿真说明在 100m 以内560GHz 太赫兹凭借 10GHz 带宽可提供数十 Gbps 级速率远超 7GHz 的 3.6Gbps但 7GHz 在数百米至公里级距离仍能维持通信而太赫兹在数百米后 SNR 已降至解调门限以下。这正是“太赫兹做回传、7GHz 做覆盖”的分工逻辑。六、日本 6G 频率战略的全局图景6.1 三层频率架构将太赫兹和 7GHz 放回日本 6G 战略的全局来看日本正在构建一个三层频率架构层级频段定位日本代表技术低频层Sub66GHz广域覆盖基础层现有 5G 网络的延续中频层7—8GHz6G 容量与覆盖的平衡层KDDI X-MIMO 1024QAM软银 7GHz 实验高频层100—560GHz超高速回传与固定无线接入德岛大学微梳NTT OAM-MIMO 2Tbps6.2 标准化与产业化节奏2026—2027 年WRC-27 讨论 7—8GHz 用于 6G日本总务省持续推进 7GHz 室外实验和电波传播测量2028 年3GPP Release 21 计划完成 6G 规范初版2030 年6G 预计商用。太赫兹技术在此之前需要完成器件成本下降和标准化的关键突破。6.3 产业化进展日本太赫兹技术市场正在快速增长。根据市场研究报告日本太赫兹元件和系统市场预计在 2026—2035 年间保持12—15% 的年复合增长率出货量到 2035 年可能翻倍。罗姆半导体等企业正在推动太赫兹技术的产业化生态系统建设目标是以日本为中心培育太赫兹产业。NICT 也在推进太赫兹通信的基础设施建设。NICT 与产业技术综合研究所联合发布了Beyond 5G/6G 计量标准与校准技术路线图涵盖太赫兹带100GHz 以上的测量标准和校准技术为太赫兹设备的商业化提供计量基础。七、小结与下一篇预告第 5 篇的核心逻辑可以概括为三个对比技术路线对比太赫兹560GHz/300GHz追求极致容量7GHz 追求覆盖与容量的平衡。德岛大学用微梳实现 112GbpsNTT 用 OAM-MIMO 实现 2TbpsKDDI 用 X-MIMO 1024QAM 在 7GHz 实现 3.6Gbps 并验证与 Sub6 同等覆盖。适用场景对比太赫兹适合回传、数据中心互联、固定无线接入7GHz 适合广域移动通信。二者互补而非替代。产业化节奏对比7GHz 的标准化路径更清晰WRC-27 → 3GPP Rel-21 → 2030 商用太赫兹仍需突破器件成本和标准化瓶颈但日本正在通过 NICT 计量路线图和产业联盟加速推进。第 6 篇非地面网络HAPS、卫星与量子安全下一篇将进入系列的最后一条线——非地面网络NTN重点拆解软银 HAPS 的 2026 年预商用进展与 Sceye 平台的 15000 公里跨太平洋飞行验证KDDI Starlink Mobile V2 的卫星直连手机服务东芝低轨卫星 QKD 系统与东京—名古屋—大阪约 600 公里广域量子加密通信网络HAPS、低轨卫星和地面网络如何互补以及量子安全为何需要提前布局。