NEC開發(fā)可實現(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)，使經濟實惠地構建穩(wěn)定的毫米波通信網絡成為可能，用于超越5G/6G。通過利用這種方法，高頻模擬信號可以使用廉價的電光轉換器傳輸，用于通用數字通信，從而能夠以低成本實現(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、室內設施等障礙物較多的環(huán)境中，可以以低廉的成本實現(xiàn)穩(wěn)定的毫米波通信環(huán)境。

  NEC于16日(當地時間)在美國華盛頓舉行的IEEE MTT-S國際微波研討會(IMS2024)上發(fā)表上述成果。

  開發(fā)背景

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

  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，以實現(xiàn)足夠的服務質量(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據并避開障礙物是解決這些問題的有效方法，但安裝所需數量的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)分為數字RoF系統(tǒng)(digital RoF)和模擬RoF系統(tǒng)(analog RoF)。使用數字RoF，無線電單元(RU)產生的數字信號通過光纖傳輸到數據處理單元。由于數字RoF中使用的數模必須配備處理數字信號的裝置(即數字信號處理器;DSP)和數模轉換器(DAC)，功耗和成本都很高。與此同時，模擬RoF采用的方法是在RU中產生高頻模擬信號，并通過光纖傳輸到DA。使用模擬RoF，配置簡化，因為DA不需要配備DSP或DAC，但是，電光轉換器需要具有高線性度的模擬信號專用轉換器。這反過來又推高了設備成本。

  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轉換為1-bit脈沖信號，通過光纖傳輸，通過濾波器可以再現(xiàn)所需要的模擬信號。對于使用這種方法的1-bit RoF，可以像使用數字RoF一樣，使用價格合理的通用數字通信電光轉換器。同時，像模擬RoF一樣，不需要為數據處理器配備DSP或DAC。因此，1-bit RoF是一種結合了數字RoF和模擬RoF優(yōu)點的系統(tǒng)。

  Figure 2. Types of radio-over-fiber systems

  主動實現(xiàn)1-bit RoF系統(tǒng)

  在1-bit RoF的實際應用中，開發(fā)具有高信噪比和失真比(SNDR)的1-bit調制器將信號轉換為1-bit脈沖信號一直是一個挑戰(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，對于上行流量，NEC開發(fā)了一種數字再現(xiàn)方法，可以消除1-bit光纖傳輸產生的信號失真，并再生原始信號。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，為了確認新開發(fā)的1-bit RoF系統(tǒng)符合移動通信標準，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。驗證測試確認系統(tǒng)符合標準。

  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、室內設施和其他障礙物多的環(huán)境中以低廉的成本建立穩(wěn)定的毫米波通信網絡。因此，它將促進使用毫米波的超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。

  這些結果在6月16日(當地時間)在美國華盛頓舉行的IMS2024光子系統(tǒng)與解決方案會議上發(fā)表，題為“40 GHz頻段混合架構的1-bit數字光纖無線電系統(tǒng)”。