提出并演示了一个光子辅助的集成雷达和通信系统，该系统利用光子辅助拍频在W波段产生毫米波信号。通过将正交相移键控（QPSK）信号编码到线性调频连续波（LFMCW）雷达信号上，实现了传感和通信波形的集成。一体化波形可以通过去啁啾分离通信信号与雷达感知信号，并通过脉冲压缩实现高分辨率感知。实验结果表明，在91 GHz频段内可实现单目标和双目标检测，感知精度约为2.0 cm。此外，成功实现了W波段下2 m、10 m和50 m传输距离的20 Gbit/s高质量无线通信。该系统还适用于各种成分的一体化波形，为高速通信和高分辨率雷达感知融合提供了有效参考。
光通信 通信与雷达感知一体化系统 毫米波通信 脉冲压缩 一体化波形
大连海事大学信息科学技术学院，辽宁大连116000
毫米波通信具有丰富的频谱资源，可以支持多千兆的无线接入，但是毫米波通信具有非常高的路径损耗，容易发生阻塞现象，尤其是在密集的城市环境。为了解决这一问题，引入了智能反射面(IRS)这一新技术，来增加反射路径，提高毫米波通信的性能。主要探讨IRS 辅助下的毫米波系统，推导出引入IRS 的平均可达速率，并对比分析了这一技术与传统放大转发(AF)中继系统的性能差。分析表明当反射元件的数量达到一定值时，IRS 系统的平均可达速率高于AF 中继系统。并且得到了反射元件的最优值，来使IRS 系统的能量效率最高。仿真验证了推导公式的正确性，并显示，当反射元件的数量取最优值时，随着可达速率的增大，系统的能量效率增大。
毫米波通信 智能反射面 AF 中继 能量效率 millimeter wave communications intelligent reflecting surface AF relaying energy efficiency 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(11): 1168
毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统具有更多的射频链路, 带来更大的功耗, 接收端使用低分辨率模数转换器(ADC)可有效解决功耗高的问题。针对低分辨率ADC引起接收信号幅度失真, 进而影响信道估计准确性的问题, 文章提出了一种基于优化的两阶段毫米波信道估计算法。第1阶段, 根据量化后的接收信号确定采样后的接收信号取值范围, 并将其作为约束条件构造优化问题, 利用l1范数衡量向量稀疏度估计波达方向; 第2阶段, 根据估计的波达方向, 使用Bussgang分解模型近似非线性量化过程, 得到信道复增益的最小二乘估计。仿真结果表明, 所提算法准确性比目前最先进的算法提升了约5 dB, 且算法复杂度降为线性。由此可见, 所提算法在有效性和可靠性方面均有较大提升, 具有实用价值。
毫米波通信 大规模多输入多输出 信道估计 低分辨率模数转换器 凸优化 millimeter wave communication massive MIMO channel estimation low-resolution ADC convex optimization
华中科技大学武汉光电国家研究中心，光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
提出一种基于自外差探测技术的相干光载射频信号传输系统，可以借助自外差探测技术实现光学上变频。在该系统中，4个低频信号被上变频为高频毫米波信号，且在远端射频单元无需进行任何数字信号处理(DSP)。分析了对称边带串扰产生的原因并提出了在发射端消除边带串扰的方法。实验验证了通过在发射端使用4路独立、载频为10 GHz、带宽为1.6 GBaud的16-QAM射频信号和一个载频为20 GHz的单音信号，可以在接收端产生4路独立、载频为30 GHz、带宽为1.6 GBaud的16-QAM毫米波信号。在接收端不使用任何数字补偿算法的情况下，这4路毫米波信号经过50 km标准单模光纤传输后的误差矢量幅度(EVM)值均低于12.5%的阈值，复合速率达到25.6 Gbit/s。此外，发射端的数模转换采样率可以降至24 GSa/s，有效降低了系统的成本和复杂度。
光通信 模拟光载射频 毫米波通信 自外差相干探测 光学上变频 对称边带串扰 中国激光
2022, 49(12): 1206005
大连海事大学 信息科学技术学院, 辽宁 大连 116026
透镜天线阵列下毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统通过波束选择可以大大减少所需的射频链数目, 解决系统硬件成本和能耗过高的问题, 然而, 波束选择需要基站端获取准确的信道状态信息。对此, 文章首先利用波束空间的结构特性, 采用基于支持检测(SD)的信道估计方案, 以较低的导频开销和计算复杂度对大尺寸信道进行更加可靠的估计；其次受仿生学中蚁群优化(ACO)算法的启发, 文章提出了一种基于SD估计信道的ACO波束选择方案, 该方案既能有效地避免用户间波束的干扰, 又能最大限度地提高系统和速率；最后, 仿真结果表明, 该方案能够得到计算复杂度显著降低的近优解, 在提高系统和速率方面优于现有方案。
毫米波通信 大规模多输入多输出 透镜天线阵列 信道估计 波束选择 mmWave communication massive MIMO lens antenna array channel estimation beam selection
贵州大学大数据与信息工程学院, 贵州 贵阳 550025
基于等效电路模型理论,在介质基板单侧放置了两个交错多开口的矩形金属环,形成了一个新的材料结构,通过理论分析和模拟仿真,提取了有效的电磁参数。结果表明,该结构在40.8~61.8 GHz频段范围内的等效介电常数和等效磁导率均为负,绝对带宽达到21 GHz,实现了宽频带特性。该研究结果为左手材料在毫米波通信中的应用提供了重要参考。
材料 左手材料 等效电路 开口矩形金属环 宽频带 毫米波通信 激光与光电子学进展
2018, 55(5): 051601
1 江西师范大学物理与通信电子学院微纳材料与传感工程实验室, 江西 南昌 330022
2 三明学院物理与机电工程学院, 福建 三明 365004
毫米波通信是当前研究热点之一，并受到了广泛的关注。提出了一种可用于毫米波通信的具有双频带的左手材料，该结构单元由上下两环不对称的S型结构反向印制在介质基板的两侧组成。通过合理选择单元的结构参数并对尺寸进行优化，该结构可获得在50 GHz和60 GHz附近具有两个透射峰的S参数，经反演法电磁参数提取，验证了在48.2～52.2 GHz和58.7～60.8 GHz这两个频带范围内磁导率和介电常数同时为负，表现出典型的左手特征。本研究对多频带左手材料设计及其在毫米波通信中的应用具有一定的参考意义。
材料 左手材料 双频带 S型结构 毫米波通信
1 日本国家信息与通信技术研究院无线通信研究所 新加坡科技园Ⅱ科技园路20号，新加坡 117674
2 亚洲理工大学工程技术学院，泰国Klong Luang，Pathumthani 12120
3 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室，西安 710068
提出一个新型的毫米波光纤传输系统及本振信号远程传送的结构．此技术能为将来使用皮蜂窝网络提供宽带无线接入服务给出一个简单的基站接入点解决方案．计算和仿真结果表明，在激光器输出功率为－6．5dBm，光放大增益为6dB，激光线宽为1MHz，75MHz或150MHz，误码率不超过10－9的情形下，622Mbit／s的下行相移键控信号能够在传统单模光纤上传输超过30km的距离．在具有相对大的激光器线宽150MHz和光纤距离为30km时，由激光器相位噪音和光纤色散所引起的(通过远程传送的)毫米波本振信号的额外相位误差的方差仅为1．74°．
光纤通信 无线信号的光纤传输 毫米波通信 马赫－曾德调制器 远程本振信号传送 Optical fiber communications Radio-over-fiber Millimeter-wave communications Mach-Zehnder modulator Remote local-oscillator delivery
