美国莱斯大学携手合作机构，在无线通信领域取得重大突破。相关成果发表于《自然・通讯工程》，为未来6G网络发展带来新希望。
随着无线通信技术向更高频率迈进，6G网络有望以更快的速度传输海量数据，满足无线VR头显、实时感知系统等高数据需求应用。然而，高频信号在空气中衰减迅速、穿透能力弱，难以像传统Wi-Fi那样依靠漫射信号传输，发射端与接收端需通过极窄的“视距直连”方式对齐，这成为6G发展的一大挑战。
莱斯大学科研团队针对这一难题展开研究，设计出一种特殊超表面材料。这种材料能在万亿分之一秒内生成具有方向唯一性的电磁波“指纹”，使6G高频信号接收端的角度定位精度达到0.1度级，较现有技术提升10倍。这一突破有效解决了太赫兹频段通信中因信号衰减快、穿透性差导致的连接中断问题。
该团队提出的新方法还能让高精度对齐几乎瞬间完成。研究人员成功生成并控制一种可识别信号方向的无线电波模式，角度识别精度达0.1度，约为现有技术的十倍。这使得无线连接在信号发出后几乎即可建立，大幅降低通信延迟。
论文第一作者、莱斯大学博士生布拉克・比尔金介绍，他们提出的方法能实现极快速的角度估计，精度前所未有。这使无线链路能以极低延迟快速建立或恢复，让无线设备更迅速地相互定位，是实现下一代高速无线通信的关键。他还将该原理比作灯塔，灯塔向外发出多种颜色且强度随机变化的光，无线发射器如同灯塔，接收器如同船只，无线电波如同光线，接收端通过观察光的组合与强度确定自身相对灯塔的方位，因为这种随机分布在不同方向上具有唯一性。
以往方法通常只能在时间或频率维度上改变信号，无法同时控制两者。莱斯团队利用超表面实现了时间与频率双维度的可控变化。比尔金解释，延续灯塔比喻，他们的系统首次实现“多色且随时间变化”的信号发射。由于随机色彩会在不同时间窗口重新洗牌，即使信号环境嘈杂或带宽受限，接收方仍可通过累积观察获得更精准定位。
研究人员指出，随着无线通信向太赫兹频段迈进，这种高精度定位至关重要。实验需处理大量数据以分析随机信号的统计特性，布朗大学的合作者为电磁行为的理论建模和物理仿真提供了支持。
比尔金称这是一项关于“可编程随机性”的研究，他们收集大量数据分析其平均特性，整个过程需精心规划与调度，虽曾遇到实验因停电中断等意外状况，但看到结果与预测吻合觉得值得。
莱斯大学电气与计算机工程系教授、计算机科学教授爱德华・奈特利表示，这项研究展示了未来无线网络应对不断增长数据需求的方式。信号的物理特性决定网络能力，这项研究将挑战转化为机遇，证明经过设计的随机性可让无线网络更快、更智能、更可靠。
该研究获得思科、英特尔支持，并由美国国家科学基金会、能源部科学办公室下属的洛斯阿拉莫斯与桑迪亚国家实验室资助。论文地址：https://www.nature.com/articles/s44172-025-00502-6
