1 东南大学 移动通信全国重点实验室，南京 210096
2 网络通信与安全紫金山实验室，南京 211111
光纤通信与大容量高频无线通信深度融合是未来第六代移动通信（6G）的核心技术底座，对于构建“沉浸式通信、泛在连接、通信人工智能（AI）一体化”等6G典型场景具有重要意义。文章梳理了优化光纤无线融合传输系统架构和提升频谱效率的主流技术及其实现方案，对研发团队在这些方面取得的部分进展进行了总结。首先，面向新一代沉浸式通信的大容量需求，借助商用数字相干光模块（DCO），提出了一种“光纤－无线－光纤”一体融合传输系统新型架构，率先完成了光子太赫兹100/200/400 GbE实时无线传输通信实验，最高实现了2×240.558 Gbit/s的线路速率；其次，面向覆盖范围广和灵活部署的应用场景，将数字副载波复用（DSCM）技术引入光纤无线融合接入系统，文章设计并搭建出同时支持最多32路固定宽带接入和32路W波段毫米波无线接入的点对多点（P2MP）100 Gbit/s相干无源光网络（PON），能够灵活调整速率且便于后续迭代升级；最后，面向通信AI一体化需求，提出了一种基于似然感知的矢量量化（VQ）变分自编码器（VAE），基于AI技术对光纤无线融合通信系统进行端到端优化，在无需太赫兹功率放大器的情况下，成功演示了净速率为366.4 Gbit/s的双偏振（DP）2×2多输入多输出（MIMO）太赫兹信号6.5 m无线传输和20 km标准单模光纤（SSMF）传输。上述技术在未来6G典型场景中具有巨大的应用潜力，此外，文章还从大容量、长距离、集成化和智能化等方向对超100 Gbit/s光纤无线融合传输技术进行了展望。
光纤无线融合传输 数字副载波复用 无源光网络 端到端智能星座整形 integrated fiber-wireless transmission DSCM PON end-to-end intelligent constellation optimization 光通信研究
2024, 50(1): 23016001
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves (MoE), Fudan University, Shanghai 200433, China
2 Purple Mountain Laboratories, Nanjing 211111, China
3 Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
4 Xi’an University of Posts and Telecommunications, Xi’an 710121, China
The terahertz photonics technique has bright application prospects in future sixth-generation (6G) broadband communication. In this study, we have experimentally demonstrated a photonics-assisted record-breaking net bit rate of 417 Gbit/s per wavelength signals delivery in a fiber-wireless converged communication system supported by advanced digital-signal-processing (DSP) algorithms and a polarization multiplexing-based multiple-input multiple-output (MIMO) scheme. In the experiment, up to 60 GBaud (480 Gbit/s) polarization-division-multiplexing 16-ary quadrature-amplitude-modulation (PDM-16QAM) signals are transmitted over 20 km fibers and 3 m wireless MIMO links at 318 GHz with the bit error rate (BER) under . It is the first demonstration to our knowledge of signals delivery exceeding 400 Gbit/s per wavelength in a photonics-assisted fiber-wireless converged MIMO communication system.
terahertz photonics technique fiber-wireless converged communication digital signal processing THz-band photonics-assisted technique Chinese Optics Letters
2023, 21(7): 073901
1 东南大学移动通信国家重点实验室, 江苏南京 210096
2 网络通信与安全紫金山实验室, 江苏南京 211111
3 复旦大学信息科学与工程学院, 上海 200433
随着 5G的移动互联及物联网相交织等新型业务的蓬勃发展, 对未来通信系统传输容量、传输速度以及误码率等要求愈来愈高。介于毫米波与远红外光之间的太赫兹频段兼有微波和光波的特性, 具有低量子能量、大带宽、良好的穿透性。近年来太赫兹通信系统成为研究热点之一, 但太赫兹无线通信存在视距传播以及较大路径损耗缺点, 太赫兹无线和有线融合传输则兼具两者优点。本文分析了光子太赫兹信号产生、光子太赫兹无线链路传输和光子太赫兹光纤链路传输过程中涉及的器件和技术, 重点介绍了太赫兹有线传输的研究现状, 并通过基于强度调制直接检测实现 1.485 GBaud 350 GHz的 1m太赫兹光纤有线实时传输视频实验, 展现了太赫兹有线传输巨大的发展潜力。
太赫兹通信 太赫兹产生 太赫兹光纤 太赫兹有线传输 terahertz communication terahertz wave generation terahertz optical fiber terahertz wired transmission 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(1): 22
1 东南大学移动通信国家重点实验室，江苏 南京 210096
2 网络通信与安全紫金山实验室，江苏 南京 211111
作为一种针对调制格式的优化技术，星座整形技术极大提高了传统编码调制方案的灵活性、非线性补偿和误码性能，具有能够在不增加系统发送功率、复杂性的前提下，获得高频谱效率和实现接近香农极限的信号传输等特性，在多个领域得到广泛的应用。本文介绍了国内外星座整形技术方案的研究现状和最新进展，特别是基于概率整形技术实现类型、方法、架构等层面，从多个角度着重分析了算术编码概率整形的基本原理、性能对比和相关应用，在不同的系统和场景下对比评估概率整形技术带来的增益，并总结了光通信中概率整形技术目前面临的问题及未来的发展趋势。
光通信 概率整形 编码调制 高速光传输 非线性补偿 整形增益 算术编码 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1100004
1 东南大学移动通信国家重点实验室，江苏 南京 210096
2 网络通信与安全紫金山实验室，江苏 南京 211111
直接探测光纤通信系统凭借其结构简单、成本低廉的优势成为未来短距光通信的主要方案，而场信号恢复（FSR）技术是进一步提升直接探测系统容量的关键技术。介绍了直接探测光纤通信系统中斯托克斯矢量接收机、载波辅助差分检测接收机和Kramers-Kronig（KK）接收机的系统结构、工作原理及主要研究进展，并对比了三种FSR技术各自的优缺点。结果表明，相比其他两种技术，KK接收机技术有明显优势。最后，明确了KK接收机在未来直接探测光纤通信系统中的重要地位，并分析了KK接收机当前面临的关键技术挑战和解决方案。
光通信 直接探测 场信号恢复 接收机 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1100002
1 复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室, 上海 200433
2 复旦大学上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200433
3 网络通信与安全紫金山实验室, 江苏 南京 211111
4 西安邮电大学, 陕西 西安 710121
在光子辅助的W波段通信系统中,利用概率整形技术,实验验证了概率整形的八进制脉冲幅度调制(PS-PAM8)信号在太赫兹空芯光纤中的有线传输。采用包络检测的方案,在97~105 GHz的W波段上成功实现了5.75 GBaud的PS-PAM8信号在1 m空芯光纤上的传输。实验中的净传输速率可达13.63 Gbit/s, 满足2.4×10 -2的20%开销的软判决前向纠错码阈值。该实验结果证明了THz空芯光纤作为一种新型的W波段高速传输介质的潜力。
光通信 脉冲幅度调制 概率整形 光载无线 空芯光纤 光学学报
2021, 41(24): 2406003
Author Affiliations
Abstract
Shanghai Institute for Advanced Communication and Data Science, Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves (MoE), Fudan University, Shanghai 200433, China
In this Letter, we propose a modified hybrid linear and nonlinear post-equalizer to aid pre-convergence of space–time block coding (STBC) decoding in the formulated multiple-input-single-output (MISO) visible light communication (VLC) model. Meanwhile, we present a channel estimation algorithm, as the existing method is suboptimal. Experiments demonstrate that a data rate of 1 Gbit/s is easily achieved in 1.3 m indoor free space transmission with the bit error rate (BER) limited to 3.8×10 3. Correspondingly, the Q factor can be improved to 3.13 dB compared to the pure linear equalizer case.
060.4080 Modulation Chinese Optics Letters
2018, 16(6): 060604
