我国学者在光载无线前传系统研究方面取得新进展

　　

图 多维复用-数字模拟混合的光载前传系统示意图

　　在国家自然科学基金项目（批准号：62071010、62271305、62001287）等资助下，北京大学微波光子团队与上海交通大学未来光网络团队合作在光载无线前传系统研究方面取得新进展。研究成果以“宽谱电光梳赋能高保真度亚Pb/s自零差前传（High-fidelity sub-petabit-per-second self-homodyne fronthaul using broadband electro-optic combs）”为题，于2024年8月5日在线发表于《自然?通讯》（Nature Communications）杂志，论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-51103-4。

　　云无线接入网通过光纤前传链路连通云端基带处理单元与远程射频单元，实现无线资源动态共享、蜂窝小区动态配置以及多远程射频单元的协作传输。传统光载数字或模拟前传链路采用强度调制和非相干解调，导致光载数字无线信号传输频谱效率低，光载模拟无线信号传输保真度不足。此外，现有光纤前传链路主要使用单模光纤，复用维度单一，能够提供的并行链路数目有限。因此，现有光载无线前传链路容量有限，难以满足剧增的无线业务流量需求，已成为制约云无线接入网络传输性能的瓶颈。

　　针对这一瓶颈，联合研究团队采用宽带电光梳技术，通过一个激光源产生多条相互独立的不同波长信道实现波分复用，结合多芯光纤形成多维复用的多并行通道前传架构，并提出数字模拟混合的光载无线传输方案，构成多维复用-数字模拟混合的光载前传系统（图）。该系统中，发射端将待传输无线信号拆分成多个数字分量和一个模拟分量；为了在系统接收端解调恢复出数字和模拟分量的频相调制信息，他们利用多芯光纤带来的空间复用优势，采用单个纤芯将发送端激光源产生的未经调制的本振电光梳同时传输至接收端，实现光载调制信号的自零差相干检测，克服了收发两端激光源随机频率噪声和随机相位噪声引起的载波异步问题。进一步，联合团队采用非线性扩谱技术形成3.3THz带宽支持132路波分复用的宽谱电光梳，与无耦合7芯光纤相结合，实现了多维复用的多并行通道光载前传演示系统。实验测试结果表明：该系统可支持最高至1048576阶正交幅度调制，总传输容量达到0.879 Pb/s；和目前能够达到最大容量的传统光载无线传输方案相比，光载前传容量提升10倍以上，光解调后的无线信号接收信噪比提升30 dB以上。研究团队还验证了基于薄膜铌酸锂的片上电光梳模块应用于光载无线前传系统的可行性。

　　研究工作为下一代大容量、高保真、低成本的光纤前传网络演进提供了新路径，有助于推动下一代移动通信网络、光电集成芯片等产业发展。