Page 25 - 网络电信2024年4月刊

运营商专栏
也对数模结合RoF（DA-RoF）进行了研究。2021年，Futurewei
Technologies 提出了一种类似概率整形的数模信号结合方案
[8]
，如图9所示。该算法通过将信号与数字放大倍数a 相乘后四
舍五入将信号量化，之后用原信号与量化后的信号相减得到的
模拟信号，模拟信号可以与模拟放大倍数b相乘，之后两段信号
时分复用以作为发射信号。这种方法通过补偿量化噪声来实现
较高信噪比。对于数字信号部分，数字放大倍数决定了量化信
号的阶数。阶数越高，量化噪声越小，但相应受到的信道噪声
就越大。对于模拟信号部分，适当放大信号幅值有利于增强模
拟信号部分的抗噪能力，但如果幅值过大，信号就会受到峰值
平均功率比过大的影响，从而影响信号质量。对此，我们测试
了在IM/DD BtB系统下传输20Gbaud 1024-QAM OFDM信号时，不
同数字放大倍数和模拟放大倍数情况下的信噪比。结果表明，
信号在数字放大倍数a=4.5和模拟放大倍数b=1.5时信噪比最高
可达35.5dB。上海交通大学在这一算法的基础上，通过对信号
多次四舍五入数字化操作，对3.2GHz 1048576-QAM的高阶调制
信号进行20km 单模光纤传输，使接收信号具有高达70.8dB的信
噪比 [44] 。在相干检测中，传统频偏和相偏估计算法只针对有限
个星座点信号进行跟踪，难以对模拟部分信号进行恢复。为解
决这一问题，清华大学和上海交通大学利用光频梳谱线拥有间
隔相等且稳定的特点，仅通过两条或三条导频就可以异地再生
一组相同的光频梳，同时接收端将克隆的光频梳作为本振光，
在WDM的同时有效地解决DA-RoF模拟部分的频偏、相偏问题。该
方法同时支持14.1Tbit/s公共无线电接口等效数据速率和1024-
QAM，有助于实现基于光纤和自由空间的光前传，从而实现全频
段的相干光接入网 [45] 。在工程可行性方面，这种算法在调制解
调每个符号时只需要线性地增加22 次数字运算，就可以获得指
数级信噪比的增长。每增加一倍带宽就可以获得接近10dB的信
噪比增益。该算法在未来低功耗、低时延网络中具有巨大的应
用价值。
图9 数模信号结合方案
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五、展望
尽管移动前传光网络在网络架构和具体信号调制与传输方
面取得了一定的进展，但未来前传网络还存在一定的挑战。毫
米波、太赫兹等新频谱通信的发展，深刻影响了前传网络的具
体形式。此外，超低时延和超高灵活性等新需求也将促进未来
前传网络的进一步发展。本文中，我们将从以下几个方面展望
未来前传光网络：
1）新型毫米波、太赫兹光无线基带前传与无缝融合技术。
下一代移动通信的宏大发展愿景，离不开通信载体特别是物理
层的深刻变革。针对6G 超宽带、超低时延和极致覆盖的需求，
新的频谱资源特别是太赫兹频段（0.1~10THz）的通信技术，成
为最受关注的6G 核心技术之一，引起了全球业界和学术研究机
构的高度关注。太赫兹波段介于光和微波之间，以其丰富的频
谱资源和独有特性，获得了ITU的大力支持，成为极具潜力的6G
关键候选频谱技术。太赫兹通信具有极为丰富的应用场景，是
未来实现超高速移动无线通信的关键技术，具有重要的战略和
经济价值，成为全球科技竞争的制高点。然而，太赫兹波段频
率高、带宽大，对相关器件的带宽、频率和工作效率方面提出
了重大的挑战。此外，下一代移动通信网络对整体功耗的要求
进一步加强，传统射频微波电子器件难以满足要求。纯电链路
的太赫兹通信系统存在相噪恶化和杂波干扰的问题。光生太赫
兹及光子太赫兹混频融合的系统不仅能有效克服这一问题，还
具有带宽大、上下变频信号纯净和调控灵活的优点。因此，一
种集成光纤传输，光子毫米波太赫兹产生、调制和传输的光无
线融合架构具有重要的优势。如图10所示，光子毫米波、光子
太赫兹通信系统可以作为基于光纤接入网的无线接入中继和扩
展，为用户提供无缝的“最后一公里”连接。CU实现下行信号
的光调制和上行信号的相干探测，利用光纤网络实现基带信号
前传的上下行通信。在远端的基站实现信号的上下变频。光子
辅助的毫米波太赫兹信号产生和探测可通过宽带光电转化和电
光转化完成。这种光无线无缝融合的架构能实现宽带光信号的
基带前传功能，具有高度集
成、无缝融合和高度灵活的
特点。
2）超低时延、超高速
和超高灵活性前传网络技
术。未来6G 网络将实现真
实物理世界和虚拟数字世界
的深度融合，面对沉浸式云
扩展现实（XR）、全息通
信、感官互联等新技术，前
传光网络将承载比今天多数
十倍乃至百倍的数据容量。
对于实现低时延高速前传网
络，一方面，少DSP甚至无
DSP 前传通信技术对降低
时延具有重要的意义；另
一方面，先进的DSP算法可
以进一步提高信号的信噪
比，实现超高阶信号调制，
网络电信 二零二四年四月