在全球数字化浪潮汹涌澎湃的当下，通信技术作为连接虚拟与现实世界的关键纽带，正处于一场前所未有的变革。5G技术的广泛应用虽已极大地推动了社会各领域的数字化转型，然而，随着人工智能、物联网、云计算等新兴技术的迅猛发展，以及人们对通信体验追求的不断升级，对更高性能通信技术的需求愈发迫切。6G技术应运而生，它被视为开启未来智能社会大门的“钥匙”，承载着实现从“万物互联”到“万物智联”伟大跨越的历史使命。6G不仅追求更高的速率、更低的延迟和更大的连接密度，更致力于构建一个智能、融合、全域覆盖的新型数字基础设施，其关键技术如太赫兹、空间复用等，正以革命性的力量重塑着通信格局。
太赫兹频段，通常指频率范围在0.1THz至10THz之间的电磁波频谱，在6G通信系统中占据着举足轻重的地位，成为突破频谱资源瓶颈的关键所在。在当今通信需求呈爆炸式增长的时代，传统中低频段频谱资源日益捉襟见肘，犹如拥挤不堪的城市道路，难以满足不断增加的“交通流量”。而太赫兹频蕴含着极为丰富的频谱资源，其带宽潜力是毫米波频段的数十倍之多。这意味着它能够为通信系统提供前所未有的数据传输能力，为承载超高分辨率视频、全息投影、实时云渲染等对带宽要求近乎苛刻的应用场景提供了可能。
然而，太赫兹信号在实际应用中面临着诸多严峻挑战。其传播损耗大，在大气中传播时，信号强度会随着传播距离的增加而迅速衰减，如同在狂风中摇曳的烛光，极易变得微弱。同时，太赫兹波的穿透能力较弱，难以像低频段信号那样轻松穿透障碍物，这使得其信号覆盖范围受到极大限制。为了克服这些难题，科研人员展开了不懈探索，一系列创新技术应运而生。新型天线阵列技术通过精心设计天线的排列方式和结构，能够有效增强信号的辐射效率和方向性，如同将分散的光线汇聚成一束强光，使太赫兹信号能够更集中地传播，减少能量损耗。波束成形技术则犹如为信号安装了“智能导航系统”，可以根据信道状态信息，将发射信号的能量精准地聚焦在特定方向上，不仅显著提高了目标用户的信号强度，还极大地降低了对其他用户的干扰，从而提升了通信系统的整体性能。信道编码方案的优化也至关重要，通过采用先进的编码算法，能够在信号传输过程中有效检测和纠正错误，增强信号的抗干扰能力，确保数据的准确无误传输。
大规模智能超表面（RIS）技术便是太赫兹通信领域的一项重大突破。RIS由大量可编程的电磁单元组成，这些单元能够对太赫兹信号进行灵活的反射与折射操作。当太赫兹信号传播到RIS表面时，通过对电磁单元的精确控制，可实现信号的定向增强与覆盖扩展，如同在信号传播路径上巧妙地设置了一系列“信号放大器”和“反射镜”，让信号能够突破传播损耗和障碍物的限制，到达原本难以覆盖的区域。基于轨道角动量（OAM）的复用技术同样令人瞩目，它通过巧妙地调制电磁波的空间相位，使在相同频率上传输多路独立信号成为现实，进一步挖掘了频谱资源的潜力，大幅提升了频谱效率，为太赫兹通信的高效运行提供了有力支撑。
空间复用技术作为6G通信的另一项核心技术，为提升通信系统容量和频谱效率开辟了全新的路径。在传统的单输入单输出（SISO）无线通信系统中，由于仅使用一根发射天线和一根接收天线，通信容量受到多径衰落和干扰等因素的严重制约。多径衰落现象使得信号在无线信道中沿着多条不同路径传播，这些路径上的信号在接收端相互叠加，导致信号强度和相位发生复杂变化，严重影响通信质量和传输速率。而且，在干扰受限的情况下，单纯增加发射功率不仅无法有效提高系统容量，反而会增加能耗并对其他通信设备产生更强的干扰。
空间复用技术的出现，彻底打破了这一困境。它通过在发送端和接收端同时部署多个天线，构建起多个相互独立的信道，从而实现数据的并行传输。其基本原理基于空间复用和分集技术。空间复用技术如同在通信的“高速公路”上开辟了多条并行的“车道”，在同一时间和频率资源上，利用多个天线同时发送不同的数据流，极大地增加了系统的传输速率和容量。以一个具有n根发射天线和m根接收天线的MIMO系统为例，理论上它能够同时传输min(n,m)个独立的数据流，使通信系统的“运输能力”得到几何倍数的提升。分集技术则巧妙地利用多径传播的特性，通过在不同天线上发送相同或相关的数据，使得接收端能够接收到多个衰落特性各异的信号副本。这样一来，即使某些信号路径遭遇深衰落，其他路径的信号仍有可能保持良好质量，从而显著提高信号的链路性能，极大增强通信的可靠性，如同为通信信号提供了多条“备用通道”，确保信息传输的畅通无阻。
在MIMO系统的实际应用中，多天线发送方式丰富多样，为满足不同场景和业务需求提供了灵活选择。在下行链路中，常见的传输模式包括发送分集、空间复用、多用户MIMO和波束赋形等。发送分集技术通过在发射端对信号进行精心预处理，如采用空时编码等手段，在接收端利用多个衰落特性不同的信号副本提高信号的可靠性，如同为信号穿上了多层“防护铠甲”，增强其抵御衰落的能力。空间复用模式则专注于在同一时频资源上并行传输多个独立的数据流，全力提升传输速率和容量，为大流量数据的快速传输开辟了“绿色通道”。多用户MIMO将多个用户视为一个有机整体，通过合理的调度和预编码策略，在相同的时频资源上为多个用户同时提供服务，进一步提高了频谱效率，充分发挥了多天线系统的优势，实现了通信资源的高效利用。波束赋形技术则依据信道状态信息，将发射信号的能量精准地集中在特定方向上，如同为信号安装了“聚光灯”，增强目标用户的信号强度，同时有效降低对其他用户的干扰，提升了通信系统的整体性能和用户体验。
