NEC开发可实现低功耗的无线光纤系统为超5G/6G开发紧凑型毫米波分布式天线

  ICC讯（编译：Vicki）NEC Corporation已经成功开发并演示了一种采用1-bit光纤传输方法的无线光纤系统，使经济实惠地构建稳定的毫米波通信网络成为可能，用于超越5G/6G。通过利用这种方法，高频模拟信号可以使用廉价的电光转换器传输，用于通用数字通信，从而能够以低成本实现紧凑的分布式天线单元。

  因此，在高层建筑、地下商场、工厂、铁路、室内设施等障碍物较多的环境中，可以以低廉的成本实现稳定的毫米波通信环境。

  NEC于16日(当地时间)在美国华盛顿举行的IEEE MTT-S国际微波研讨会(IMS2024)上发表上述成果。

  开发背景

  利用毫米波技术的高速无线通信有望成为超越5G/6G的关键技术。特别是，大约80%的移动通信流量发生在室内，因此毫米波被认为是室内解决方案。

  然而，由于毫米波频段存在较大的传播损耗和较高的线性度，因此必须保证基站与终端之间的视线，以实现足够的服务质量(QoS)。虽然密集安装分布式天线单元(DA)以直接传输和接收终端数据并避开障碍物是解决这些问题的有效方法，但安装所需数量的DA的尺寸、功耗和成本已被证明是主要问题。

  为了克服这些问题，NEC开发了一种光纤无线电系统(RoF)和相关的传输方法。

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

  围绕传统RoF系统的问题及其解决方法

  如图2所示，传统的RoF系统分为数字RoF系统(digital RoF)和模拟RoF系统(analog RoF)。使用数字RoF，无线电单元(RU)产生的数字信号通过光纤传输到数据处理单元。由于数字RoF中使用的数模必须配备处理数字信号的装置(即数字信号处理器;DSP)和数模转换器(DAC)，功耗和成本都很高。与此同时，模拟RoF采用的方法是在RU中产生高频模拟信号，并通过光纤传输到DA。使用模拟RoF，配置简化，因为DA不需要配备DSP或DAC，但是，电光转换器需要具有高线性度的模拟信号专用转换器。这反过来又推高了设备成本。

  因此，NEC着手开发1-bit光纤传输方法和1-bit RoF系统(1-bit RoF)。1-bit光纤传输方法将高频模拟信号转换为1-bit脉冲信号，通过光纤传输，通过滤波器可以再现所需要的模拟信号。对于使用这种方法的1-bit RoF，可以像使用数字RoF一样，使用价格合理的通用数字通信电光转换器。同时，像模拟RoF一样，不需要为数据处理器配备DSP或DAC。因此，1-bit RoF是一种结合了数字RoF和模拟RoF优点的系统。

  Figure 2. Types of radio-over-fiber systems

  主动实现1-bit RoF系统

  在1-bit RoF的实际应用中，开发具有高信噪比和失真比(SNDR)的1-bit调制器将信号转换为1-bit脉冲信号一直是一个挑战。因此，NEC开发了一种矢量分解方法，该方法具有优越的SNDR，可作为下行流量的1-bit光纤传输方法。此外，对于上行流量，NEC开发了一种数字再现方法，可以消除1-bit光纤传输产生的信号失真，并再生原始信号。因此，NEC在下行和上行方向上成功地抑制了1-bit光纤传输期间SNDR的退化。

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

  此外，为了确认新开发的1-bit RoF系统符合移动通信标准，NEC开发了一种新的40 GHz频段无线光纤原型)，由RU和紧凑型DA组成。验证测试确认系统符合标准。

  Figure 4. 40-GHz band distributed antenna unit

  新开发的系统使得在高密度中安装紧凑、低成本的DAs成为可能。此外，还有望通过确保DAs和终端之间的视线，改善毫米波通信环境。

  未来前景

  NEC开发了一种1-bit光纤传输方法，可以实现紧凑的毫米波分布式天线，低功耗，降低成本。采用这种方法的光纤无线通信系统可以在高层建筑、地下商场、工厂、铁路、室内设施和其他障碍物多的环境中以低廉的成本建立稳定的毫米波通信网络。因此，它将促进使用毫米波的超5G/6G高速大容量通信的普及。

  展望未来，NEC将继续为超越5G/6G开发高速和大容量技术。

  这些结果在6月16日(当地时间)在美国华盛顿举行的IMS2024光子系统与解决方案会议上发表，题为“40 GHz频段混合架构的1-bit数字光纤无线电系统”。