NEC開(kāi)發(fā)可實(shí)現低功耗的無(wú)線(xiàn)光纖系統為超5G/6G開(kāi)發(fā)緊湊型毫米波分布式天線(xiàn)

  ICC訊（編譯：Vicki）NEC Corporation已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)并演示了一種采用1-bit光纖傳輸方法的無(wú)線(xiàn)光纖系統，使經(jīng)濟實(shí)惠地構建穩定的毫米波通信網(wǎng)絡(luò )成為可能，用于超越5G/6G。通過(guò)利用這種方法，高頻模擬信號可以使用廉價(jià)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(shí)現緊湊的分布式天線(xiàn)單元。

  因此，在高層建筑、地下商場(chǎng)、工廠(chǎng)、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(shí)現穩定的毫米波通信環(huán)境。

  NEC于16日(當地時(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(kāi)發(fā)背景

  利用毫米波技術(shù)的高速無(wú)線(xiàn)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，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(xiàn)性度，因此必須保證基站與終端之間的視線(xiàn)，以實(shí)現足夠的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。雖然密集安裝分布式天線(xiàn)單元(DA)以直接傳輸和接收終端數據并避開(kāi)障礙物是解決這些問(wèn)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(wèn)題。

  為了克服這些問(wèn)題，NEC開(kāi)發(fā)了一種光纖無(wú)線(xiàn)電系統(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RoF系統的問(wèn)題及其解決方法

  如圖2所示，傳統的RoF系統分為數字RoF系統(digital RoF)和模擬RoF系統(analog RoF)。使用數字RoF，無(wú)線(xiàn)電單元(RU)產(chǎn)生的數字信號通過(guò)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(shí)，模擬RoF采用的方法是在RU中產(chǎn)生高頻模擬信號，并通過(guò)光纖傳輸到DA。使用模擬RoF，配置簡(jiǎn)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(xiàn)性度的模擬信號專(zhuān)用轉換器。這反過(guò)來(lái)又推高了設備成本。

  因此，NEC著(zhù)手開(kāi)發(fā)1-bit光纖傳輸方法和1-bit RoF系統(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(guò)光纖傳輸，通過(guò)濾波器可以再現所需要的模擬信號。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(jià)格合理的通用數字通信電光轉換器。同時(shí)，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(diǎn)的系統。

  Figure 2. Types of radio-over-fiber systems

  主動(dòng)實(shí)現1-bit RoF系統

  在1-bit RoF的實(shí)際應用中，開(kāi)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(gè)挑戰。因此，NEC開(kāi)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(kāi)發(fā)了一種數字再現方法，可以消除1-bit光纖傳輸產(chǎn)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(kāi)發(fā)的1-bit RoF系統符合移動(dòng)通信標準，NEC開(kāi)發(fā)了一種新的40 GHz頻段無(wú)線(xiàn)光纖原型)，由RU和緊湊型DA組成。驗證測試確認系統符合標準。

  Figure 4. 40-GHz band distributed antenna unit

  新開(kāi)發(fā)的系統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(guò)確保DAs和終端之間的視線(xiàn)，改善毫米波通信環(huán)境。

  未來(lái)前景

  NEC開(kāi)發(fā)了一種1-bit光纖傳輸方法，可以實(shí)現緊湊的毫米波分布式天線(xiàn)，低功耗，降低成本。采用這種方法的光纖無(wú)線(xiàn)通信系統可以在高層建筑、地下商場(chǎng)、工廠(chǎng)、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(lái)，NEC將繼續為超越5G/6G開(kāi)發(fā)高速和大容量技術(shù)。

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