NEC開發(fā)可實(shí)現(xiàn)低功耗的無線光纖系統(tǒng)為超5G/6G開發(fā)緊湊型毫米波分布式天線

  ICC訊（編譯：Vicki）NEC Corporation已經(jīng)成功開發(fā)并演示了一種采用1-bit光纖傳輸方法的無線光纖系統(tǒng)，使經(jīng)濟(jì)實(shí)惠地構(gòu)建穩(wěn)定的毫米波通信網(wǎng)絡(luò)成為可能，用于超越5G/6G。通過利用這種方法，高頻模擬信號(hào)可以使用廉價(jià)的電光轉(zhuǎn)換器傳輸，用于通用數(shù)字通信，從而能夠以低成本實(shí)現(xiàn)緊湊的分布式天線單元。

  因此，在高層建筑、地下商場、工廠、鐵路、室內(nèi)設(shè)施等障礙物較多的環(huán)境中，可以以低廉的成本實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的毫米波通信環(huán)境。

  NEC于16日(當(dāng)?shù)貢r(shí)間)在美國華盛頓舉行的IEEE MTT-S國際微波研討會(huì)(IMS2024)上發(fā)表上述成果。

  開發(fā)背景

  利用毫米波技術(shù)的高速無線通信有望成為超越5G/6G的關(guān)鍵技術(shù)。特別是，大約80%的移動(dòng)通信流量發(fā)生在室內(nèi)，因此毫米波被認(rèn)為是室內(nèi)解決方案。

  然而，由于毫米波頻段存在較大的傳播損耗和較高的線性度，因此必須保證基站與終端之間的視線，以實(shí)現(xiàn)足夠的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。雖然密集安裝分布式天線單元(DA)以直接傳輸和接收終端數(shù)據(jù)并避開障礙物是解決這些問題的有效方法，但安裝所需數(shù)量的DA的尺寸、功耗和成本已被證明是主要問題。

  為了克服這些問題，NEC開發(fā)了一種光纖無線電系統(tǒng)(RoF)和相關(guān)的傳輸方法。

  Figure 1. Millimeter-wave mobile network utilizing a radio-over-fiber system

  圍繞傳統(tǒng)RoF系統(tǒng)的問題及其解決方法

  如圖2所示，傳統(tǒng)的RoF系統(tǒng)分為數(shù)字RoF系統(tǒng)(digital RoF)和模擬RoF系統(tǒng)(analog RoF)。使用數(shù)字RoF，無線電單元(RU)產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)通過光纖傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理單元。由于數(shù)字RoF中使用的數(shù)模必須配備處理數(shù)字信號(hào)的裝置(即數(shù)字信號(hào)處理器;DSP)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，功耗和成本都很高。與此同時(shí)，模擬RoF采用的方法是在RU中產(chǎn)生高頻模擬信號(hào)，并通過光纖傳輸?shù)紻A。使用模擬RoF，配置簡化，因?yàn)镈A不需要配備DSP或DAC，但是，電光轉(zhuǎn)換器需要具有高線性度的模擬信號(hào)專用轉(zhuǎn)換器。這反過來又推高了設(shè)備成本。

  因此，NEC著手開發(fā)1-bit光纖傳輸方法和1-bit RoF系統(tǒng)(1-bit RoF)。1-bit光纖傳輸方法將高頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為1-bit脈沖信號(hào)，通過光纖傳輸，通過濾波器可以再現(xiàn)所需要的模擬信號(hào)。對(duì)于使用這種方法的1-bit RoF，可以像使用數(shù)字RoF一樣，使用價(jià)格合理的通用數(shù)字通信電光轉(zhuǎn)換器。同時(shí)，像模擬RoF一樣，不需要為數(shù)據(jù)處理器配備DSP或DAC。因此，1-bit RoF是一種結(jié)合了數(shù)字RoF和模擬RoF優(yōu)點(diǎn)的系統(tǒng)。

  Figure 2. Types of radio-over-fiber systems

  主動(dòng)實(shí)現(xiàn)1-bit RoF系統(tǒng)

  在1-bit RoF的實(shí)際應(yīng)用中，開發(fā)具有高信噪比和失真比(SNDR)的1-bit調(diào)制器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為1-bit脈沖信號(hào)一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。因此，NEC開發(fā)了一種矢量分解方法，該方法具有優(yōu)越的SNDR，可作為下行流量的1-bit光纖傳輸方法。此外，對(duì)于上行流量，NEC開發(fā)了一種數(shù)字再現(xiàn)方法，可以消除1-bit光纖傳輸產(chǎn)生的信號(hào)失真，并再生原始信號(hào)。因此，NEC在下行和上行方向上成功地抑制了1-bit光纖傳輸期間SNDR的退化。

  Figure 3. Proposed 1-bit radio-over-fiber system

  此外，為了確認(rèn)新開發(fā)的1-bit RoF系統(tǒng)符合移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，NEC開發(fā)了一種新的40 GHz頻段無線光纖原型)，由RU和緊湊型DA組成。驗(yàn)證測試確認(rèn)系統(tǒng)符合標(biāo)準(zhǔn)。

  Figure 4. 40-GHz band distributed antenna unit

  新開發(fā)的系統(tǒng)使得在高密度中安裝緊湊、低成本的DAs成為可能。此外，還有望通過確保DAs和終端之間的視線，改善毫米波通信環(huán)境。

  未來前景

  NEC開發(fā)了一種1-bit光纖傳輸方法，可以實(shí)現(xiàn)緊湊的毫米波分布式天線，低功耗，降低成本。采用這種方法的光纖無線通信系統(tǒng)可以在高層建筑、地下商場、工廠、鐵路、室內(nèi)設(shè)施和其他障礙物多的環(huán)境中以低廉的成本建立穩(wěn)定的毫米波通信網(wǎng)絡(luò)。因此，它將促進(jìn)使用毫米波的超5G/6G高速大容量通信的普及。

  展望未來，NEC將繼續(xù)為超越5G/6G開發(fā)高速和大容量技術(shù)。

  這些結(jié)果在6月16日(當(dāng)?shù)貢r(shí)間)在美國華盛頓舉行的IMS2024光子系統(tǒng)與解決方案會(huì)議上發(fā)表，題為“40 GHz頻段混合架構(gòu)的1-bit數(shù)字光纖無線電系統(tǒng)”。