近期(qi)，同(tong)屬區(qu)域光(guang)纖通(tong)信(xin)(xin)(xin)網與新型光(guang)通(tong)信(xin)(xin)(xin)系(xi)統國家重點(dian)實(shi)驗室的北京大(da)學(xue)(xue)電(dian)子(zi)(zi)學(xue)(xue)院微波光(guang)子(zi)(zi)團隊與上海交通(tong)大(da)學(xue)(xue)電(dian)子(zi)(zi)工程系(xi)新型光(guang)網絡研究(jiu)團隊合(he)作，針(zhen)對(dui)后5G時代光(guang)載無線(xian)接(jie)入網容(rong)量和信(xin)(xin)(xin)噪比受限的挑戰，創造性地提(ti)出了基于克(ke)隆光(guang)梳的數字(zi)(zi)模(mo)擬混合(he)前(qian)傳接(jie)入架構，成功實(shi)現(xian)了超大(da)容(rong)量和超高(gao)制式(shi)的無線(xian)信(xin)(xin)(xin)號前(qian)傳接(jie)入。2023年(nian)8月17日，相(xiang)關(guan)研究(jiu)成果(guo)以“克(ke)隆光(guang)梳賦能大(da)容(rong)量高(gao)調制格式(shi)數字(zi)(zi)模(mo)擬前(qian)傳”(Clone-comb-enabled high-capacity digital-analogue fronthaul with high-order modulation formats)為(wei)題，在(zai)線(xian)發表(biao)于《自然(ran)·光(guang)子(zi)(zi)學(xue)(xue)》(Nature Photonics)。
文章截圖
當(dang)前(qian)，全球(qiu)數(shu)(shu)(shu)十(shi)億移動終(zhong)端用(yong)戶依賴于無(wu)(wu)(wu)線(xian)網(wang)(wang)(wang)絡和光(guang)纖骨(gu)干網(wang)(wang)(wang)的(de)高速信息(xi)傳(chuan)(chuan)輸，以接(jie)入互(hu)聯網(wang)(wang)(wang)。前(qian)傳(chuan)(chuan)鏈路作為(wei)光(guang)纖-無(wu)(wu)(wu)線(xian)融合(he)(he)接(jie)入的(de)“最后一(yi)公里”，被廣(guang)泛部署(shu)，并(bing)直接(jie)聯接(jie)移動終(zhong)端用(yong)戶，對(dui)無(wu)(wu)(wu)線(xian)信號的(de)容量(liang)和保真度具有決定性影響。隨著無(wu)(wu)(wu)線(xian)業務的(de)不斷擴展，前(qian)傳(chuan)(chuan)接(jie)入帶寬和信噪比亟需提(ti)(ti)高。數(shu)(shu)(shu)模混合(he)(he)光(guang)載(zai)(zai)無(wu)(wu)(wu)線(xian)前(qian)傳(chuan)(chuan)架構作為(wei)一(yi)種新興技(ji)術(shu)，可(ke)通(tong)過降低(di)有限的(de)帶寬來實現信噪比指數(shu)(shu)(shu)級(ji)提(ti)(ti)升，兼(jian)具數(shu)(shu)(shu)字和模擬前(qian)傳(chuan)(chuan)系統各(ge)自(zi)的(de)優勢(shi)，并(bing)克服(fu)傳(chuan)(chuan)統數(shu)(shu)(shu)字接(jie)口(kou)頻譜效(xiao)率低(di)下和模擬接(jie)口(kou)信噪比不足的(de)弊端。與此同時，應(ying)用(yong)相干技(ji)術(shu)是光(guang)通(tong)信發展的(de)大勢(shi)所趨。然(ran)而(er)，由于載(zai)(zai)波相位估計環節的(de)瓶頸，將相干檢測應(ying)用(yong)于數(shu)(shu)(shu)字模擬混合(he)(he)光(guang)載(zai)(zai)無(wu)(wu)(wu)線(xian)技(ji)術(shu)面臨(lin)著巨(ju)大的(de)挑戰(zhan)。
基于克隆光梳(shu)的(de)數模混合光載無線前傳接(jie)入網(wang)
為了(le)解決(jue)相干(gan)(gan)檢測應用(yong)的(de)(de)(de)(de)瓶頸，并在(zai)(zai)(zai)帶寬和(he)(he)信(xin)噪比(bi)(bi)方面同時實(shi)現數量級提(ti)(ti)升，聯(lian)合研(yan)(yan)(yan)究團隊發(fa)揮在(zai)(zai)(zai)光(guang)頻(pin)梳(shu)領(ling)域多(duo)年積累的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)究基(ji)礎，提(ti)(ti)出將克隆光(guang)梳(shu)應用(yong)于數模混合光(guang)載(zai)無(wu)(wu)線(xian)(xian)前傳(chuan)(chuan)(chuan)的(de)(de)(de)(de)思路(lu)，即(ji)：通(tong)過(guo)在(zai)(zai)(zai)遠端克隆一個(ge)(ge)與發(fa)端光(guang)梳(shu)完(wan)全相同的(de)(de)(de)(de)再(zai)生(sheng)光(guang)梳(shu)，可以(yi)直接(jie)(jie)略(lve)去載(zai)波(bo)相位(wei)估計環節，并同時支(zhi)持多(duo)個(ge)(ge)信(xin)道的(de)(de)(de)(de)自零差相干(gan)(gan)檢測。在(zai)(zai)(zai)此(ci)基(ji)礎上(shang)，成功構建了(le)一個(ge)(ge)具有(you)12個(ge)(ge)通(tong)道的(de)(de)(de)(de)數模混合光(guang)載(zai)無(wu)(wu)線(xian)(xian)波(bo)分(fen)復(fu)用(yong)鏈路(lu)，并在(zai)(zai)(zai)240 GHz載(zai)波(bo)聚合無(wu)(wu)線(xian)(xian)帶寬下實(shi)現了(le)1024-QAM制式(shi)信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸。實(shi)驗(yan)結(jie)(jie)果表明(ming)，單通(tong)道的(de)(de)(de)(de)1.17 Tb/s通(tong)用(yong)公(gong)(gong)共無(wu)(wu)線(xian)(xian)接(jie)(jie)口等效速率已超過(guo)6G前傳(chuan)(chuan)(chuan)接(jie)(jie)入(ru)網的(de)(de)(de)(de)容(rong)量需求。同時，聯(lian)合研(yan)(yan)(yan)究團隊還展(zhan)(zhan)示了(le)更(geng)高階調制格式(shi)的(de)(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)結(jie)(jie)果，實(shi)現了(le)最高達65536-QAM制式(shi)信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸，較典型的(de)(de)(de)(de)模擬接(jie)(jie)口而(er)言(yan)，信(xin)噪比(bi)(bi)提(ti)(ti)升了(le)600倍以(yi)上(shang)。通(tong)過(guo)理(li)論(lun)分(fen)析和(he)(he)實(shi)驗(yan)驗(yan)證克隆光(guang)頻(pin)梳(shu)的(de)(de)(de)(de)拓(tuo)展(zhan)(zhan)能力，聯(lian)合研(yan)(yan)(yan)究團隊實(shi)現了(le)創紀錄的(de)(de)(de)(de)32.8 Tb/s前傳(chuan)(chuan)(chuan)接(jie)(jie)入(ru)，可以(yi)支(zhi)持5600個(ge)(ge)5G NR用(yong)戶同時使用(yong)。與已公(gong)(gong)開(kai)報道的(de)(de)(de)(de)光(guang)載(zai)無(wu)(wu)線(xian)(xian)前傳(chuan)(chuan)(chuan)接(jie)(jie)入(ru)領(ling)域其(qi)他技術(shu)相比(bi)(bi)，聯(lian)合研(yan)(yan)(yan)究團隊在(zai)(zai)(zai)帶寬和(he)(he)信(xin)噪比(bi)(bi)方面均(jun)取(qu)得了(le)數量級的(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)升，位(wei)居行(xing)業國(guo)際領(ling)先地位(wei)。這(zhe)一突破性成績意義重大，有(you)望(wang)推動(dong)下一代(dai)移動(dong)接(jie)(jie)入(ru)網的(de)(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)(zhan)。
65536-QAM制式(shi)信號實(shi)驗結(jie)果和研(yan)究(jiu)成果對比(研(yan)究(jiu)團隊的成果見紅(hong)色(se)和紫(zi)色(se)標記)
該(gai)論(lun)文的(de)共(gong)同第一作(zuo)者(zhe)為(wei)(wei)北(bei)京(jing)(jing)大(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)電(dian)子(zi)(zi)學(xue)(xue)院2019級博(bo)士研(yan)究(jiu)(jiu)生(sheng)(sheng)張宸(chen)博(bo)和(he)上海(hai)交(jiao)通(tong)(tong)大(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)電(dian)子(zi)(zi)工程系(xi)(xi)副教(jiao)(jiao)授(shou)(shou)(shou)朱(zhu)逸(yi)蕭(北(bei)京(jing)(jing)大(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)電(dian)子(zi)(zi)學(xue)(xue)系(xi)(xi)2019屆博(bo)士畢業生(sheng)(sheng))。共(gong)同通(tong)(tong)訊作(zuo)者(zhe)為(wei)(wei)電(dian)子(zi)(zi)學(xue)(xue)院助理教(jiao)(jiao)授(shou)(shou)(shou)解曉鵬和(he)上海(hai)交(jiao)通(tong)(tong)大(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)副教(jiao)(jiao)授(shou)(shou)(shou)朱(zhu)逸(yi)蕭。北(bei)京(jing)(jing)大(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)微波光子(zi)(zi)團隊陳章淵(yuan)教(jiao)(jiao)授(shou)(shou)(shou)、胡薇(wei)薇(wei)教(jiao)(jiao)授(shou)(shou)(shou)，及博(bo)士研(yan)究(jiu)(jiu)生(sheng)(sheng)何必(bi)博(bo)、林菁(jing)菁(jing)、劉容瑋，上海(hai)交(jiao)通(tong)(tong)大(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)新型光網(wang)絡研(yan)究(jiu)(jiu)團隊胡衛生(sheng)(sheng)教(jiao)(jiao)授(shou)(shou)(shou)、義理林教(jiao)(jiao)授(shou)(shou)(shou)、諸葛群碧副教(jiao)(jiao)授(shou)(shou)(shou)，及博(bo)士研(yan)究(jiu)(jiu)生(sheng)(sheng)徐翌程也參與(yu)(yu)了(le)研(yan)究(jiu)(jiu)工作(zuo)和(he)論(lun)文撰寫(xie)。該(gai)項工作(zuo)是區(qu)域光纖通(tong)(tong)信網(wang)與(yu)(yu)新型光通(tong)(tong)信系(xi)(xi)統國家(jia)重點實驗室北(bei)京(jing)(jing)實驗區(qu)(依托(tuo)北(bei)京(jing)(jing)大(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue))和(he)上海(hai)實驗區(qu)(依托(tuo)上海(hai)交(jiao)通(tong)(tong)大(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue))合作(zuo)完成(cheng)的(de)重要成(cheng)果。
自2022年9月以來，聯(lian)合(he)(he)研(yan)究團隊在光載(zai)無(wu)線接入領(ling)域還取得了(le)其他多項(xiang)重要進(jin)展，并在光通信領(ling)域的(de)國際頂級會議European Conference on Optical Communication (ECOC)和Optical Fiber Communication Conference(OFC)上做了(le)報告。這些(xie)進(jin)展包括單波1024-QAM信號自零差數模(mo)混合(he)(he)光載(zai)無(wu)線前傳(chuan)架(jia)構(gou)(ECOC Post-deadline Paper, 2022)，基(ji)于光梳(shu)克(ke)隆的(de)自零差數模(mo)混合(he)(he)光載(zai)無(wu)線前傳(chuan)架(jia)構(gou)(OFC Top Scored Paper, 2023),以及基(ji)于光梳(shu)的(de)波分-空分聯(lian)合(he)(he)復(fu)用數模(mo)混合(he)(he)光載(zai)無(wu)線前傳(chuan)架(jia)構(gou)(OFC Post-deadline Paper, 2023)。
上述成果得到國(guo)家重點研發(fa)計(ji)劃、國(guo)家自然科學基(ji)金等(deng)支持。
