进展 | 面向6G的太赫兹光纤一体融合通信系统: 架构、关键技术与验证

太赫兹通信被普遍认为是未来6G移动通信系统的核心组成部分. 通过对国内外太赫兹无线通信系统中太赫兹上变频与下变频主要技术路线进行分析与对比, 本文提出了一种超宽带太赫兹光纤一体融合实时系统新型架构, 借助于商业成熟的数字相干光模块(Digital Coherent Optics, DCO), 解决超高容量6G太赫兹实时无线通信难题. 该架构系统性融合双偏振光子上变频太赫兹产生和光电混合下变频太赫兹接收技术, 解决 “光纤-太赫兹-光纤” 无缝融合的应用难题. 考虑到光电器件带宽受限, 利用超宽带太赫兹信号多维调制技术, 提升频谱效率和传输容量. 针对复杂时变的太赫兹光纤混合信道, 提出基于深度神经网络(Deep Neural Network, DNN)的智能非线性联合补偿技术, 有效解决太赫兹光纤混合信道信噪比受限问题. 基于上述架构和关键技术, 完成了首个360～430 GHz 光子太赫兹100/200 GbE 实时无线传输通信实验, 创造出目前太赫兹无线通信实时传输最高纪录, 通信速率较5G提升10到20倍. 本文提出的技术方案可实现与高速光纤网络的无缝融合, 在太赫兹与光信号之间平滑转换, 且能够充分复用商用化DCO, 兼容IEEE 802.3 和ITU-T G.798物理层传输协议, 显著降低研发技术门槛和成本, 大大加速6G太赫兹技术商用化进程. 文章还从大容量、长距离和集成化等方面, 对太赫兹光纤一体融合通信系统的未来发展方向及关键技术进行展望.

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