近日，區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)國家重點實驗室的北京大學(xué)電子學(xué)院微波光子團隊與上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、中科院半導(dǎo)體所、鵬城實驗室等團隊密切合作，面對6G時代光載無線接入網(wǎng)容量和信噪比受限的挑戰(zhàn)，提出了多維復(fù)用-數(shù)字模擬混合-自零差相干前傳接入架構(gòu)，實現(xiàn)了超大容量和超高制式的無線信號前傳接入。2024年8月5日，相關(guān)研究成果以《寬譜光梳賦能亞Pb/s高保真度自零差數(shù)字模擬前傳》（“High-fidelity sub-petabit-per-second self-homodyne fronthaul using broadband electro-optic combs”）為題，在線發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。

論文截圖

前傳是云無線接入網(wǎng)中連接光核心網(wǎng)和無線基站的關(guān)鍵橋梁。面向6G時代，前傳直接連接大型商業(yè)中心、高密度生活區(qū)，以及海量機器物聯(lián)場景的數(shù)十億移動終端。針對這一愿景，下一代前傳需要提供大量的并行通道，以獲得超大帶寬、超低時延、超高可靠性的專屬用戶體驗。據(jù)思科視覺網(wǎng)絡(luò)指數(shù)預(yù)測，全球的移動流量將達到796.8EB，并持續(xù)呈指數(shù)級增長；與此同時，1024-QAM等超高階調(diào)制格式寫入3GPP國際標準，對前傳系統(tǒng)的容量和信噪比帶來了雙重挑戰(zhàn)。

多維復(fù)用-數(shù)字模擬混合-自零差相干的前傳接入網(wǎng)架構(gòu)

為了突破上述瓶頸，聯(lián)合團隊提出了基于空間-波長超級信道的多維復(fù)用接入新架構(gòu)。該架構(gòu)通過構(gòu)建多路并行通道實現(xiàn)超大容量、通過數(shù)?；旌辖涌谕黄魄皞麈溌返男旁氡绕款i，通過電光梳共享光源線寬特性實現(xiàn)低功耗自零差相干檢測，通過多芯光纖共享遠端本振降低射頻單元側(cè)成本，達到一舉多得的目的。

聯(lián)合團隊具體演示了基于三類電光梳的接入架構(gòu)。第一類基于分立器件的級聯(lián)電光梳，構(gòu)建174路相位鎖定的空間-波長超級信道，可支持203.6Tb/s的CPRI等效速率，所有通道支持1024-QAM無線信號；與此同時，利用級聯(lián)型數(shù)?；旌辖涌?，演示了在百Tb/s級接入容量下，調(diào)制格式從256-QAM至1048576-QAM的靈活、大范圍擴展。面向更大帶寬，聯(lián)合團隊進一步演示了基于高非線性光纖的擴譜電光梳，配合周期性法鉑腔濾波器提升信噪比，構(gòu)建750路超級信道，實現(xiàn)了創(chuàng)紀錄的0.879Pb/sCPRI等效速率，可同時支持150,000個5GNR用戶的高性能連接，開啟Pbit/s前傳時代。面向低功耗、小型化基站的發(fā)展趨勢，聯(lián)合團隊還演示了基于薄膜鈮酸鋰片上電光梳為光源的前傳接入系統(tǒng)，驗證了芯片級光源應(yīng)用在高性能前傳系統(tǒng)的可行性。

研究成果對比（研究團隊的成果見紅色標記）

北京大學(xué)電子學(xué)院2019級博士畢業(yè)生張宸博、上海交通大學(xué)電子工程系朱逸蕭副教授、北京大學(xué)電子學(xué)院2022級博士研究生林菁菁是該論文的共同第一作者。北京大學(xué)電子學(xué)院解曉鵬助理教授和上海交大電院朱逸蕭副教授為共同通訊作者。北京大學(xué)電子學(xué)院微波光子團隊陳章淵教授、胡薇薇教授參與了研究工作和論文撰寫。

該項工作是區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)國家重點實驗室北京實驗區(qū)（依托北京大學(xué)）和上海實驗區(qū)（依托上海交通大學(xué)）合作完成的重要成果。近年來，聯(lián)合研究團隊在光載無線接入領(lǐng)域取得了多項重要進展。