（来源：中国航空报）

　　未来的无线网络或许很快就能以前所未有的速度连接设备，几乎在信号发出的瞬间就能建立连接。科学家们开发出一种方法，能够让发射器和接收器以极高的精度相互定位，这一突破性进展或将定义6G通信的工作原理。该研究发表在《自然·通信工程》杂志上。

　　通过人为控制的随机性来操控无线电波，该技术实现了十分之一度以内的方向精度，从而使高速数据链路几乎能够瞬间锁定。这项突破旨在解决下一代通信的关键问题：高频6G信号虽然可以承载海量数据，但衰减迅速且无法穿透障碍物。

　　与Wi-Fi信号不同，6G信号以窄波束的形式传播，必须在设备之间直接对准。这项新方法有望帮助这些视距连接自动建立，并在中断后立即恢复。

　　该研究的主要作者之一、布拉克·比尔金表示，该方法能够以前所未有的精度实现极快的角度估计。他表示，这使得无线链路的建立和恢复延迟降至最低，并有助于无线设备快速相互发现，从而实现未来网络预期的高数据速率。

随机性带来精准

　　比尔金用灯塔作比喻来解释这一概念。他将发射器比作一座发出多种颜色光的灯塔，每种颜色的光强度在向外传播的过程中都是随机变化的。接收器就像海上航行的船只，根据探测到的独特颜色组合来确定自身位置。

　　为了演示这一概念，研究人员使用了一种被称为超表面的薄电子材料。当宽带信号照射到超表面时，它会散射成一种独特的图案，这种图案取决于波的方向和频率。每个方向都会产生其独特的电磁指纹，接收器可以将其与预先记录的数据库进行比较，从而立即识别信号的来源。整个过程仅需几皮秒，即万亿分之一秒。

　　早期的方法可以改变信号随时间或频率的变化，但无法同时改变两者。这种新方法利用超表面生成双向变化的图案。比尔金再次以灯塔为例，表示他们的研究首次实现了多色和时变传输。他解释说，由于广播信号在不同的时间窗口内被重新随机化，即使信号噪声较大或带宽有限，接收器也能做出更精确的估计。

迈向太赫兹精度

　　随着无线通信向太赫兹频段发展，这种精度水平将变得至关重要。研究人员分析了海量数据，研究随机信号的统计行为，并与专家合作，利用他们提供的理论和物理模型来改进系统。比尔金称这项研究为“程序化随机性研究”，并表示团队必须精心计划和安排，才能收集到足够的数据来研究平均行为。尽管实验过程中遇到了一些挫折，但结果符合预期。

　　电气工程与计算机科学教授爱德华·奈特利表示，这项研究展示了信号的物理特性将如何塑造下一代网络。他表示，这项研究化挑战为机遇，表明如果设计得当，随机性可以使无线网络更快、更智能、更可靠。 （逸文）