北科大創新研發 5G光纖結合無線光通訊

北科大光電系終身特聘教授呂海涵率領跨校團隊,研發成果登上《通訊工程》(Communications Engineering)期刊。照:北科大提供
「真5G」技術來臨!北科大光電工程系終身特聘教授呂海涵率領的跨校研究團隊,利用單一光載波調變技術,改善現行5G光纖寬頻系統的技術限制,研發成果發表於國際頂尖《自然》系列期刊《通訊工程》(Communications Engineering),這是該期刊第一篇來自臺灣的論文,大大提升我國在5G光纖寬頻與無線光通訊(FSO)整合系統領域的國際能見度,將可助攻高速自駕車、無人機智慧巡檢及智慧物聯網等產業。論文發表連結:https://www.nature.com/articles/s44172-023-00068-1
呂海涵同時為國際光電工程學會(SPIE)會士及國際工程與科技學會(IET)會士,曾獲中國工程師學會傑出工程教授獎、中山學術著作獎,最近九年連年獲得北科大特殊優秀研究人才獎。
呂海涵表示,現行5G光纖寬頻系統的主要技術為多光載波調變技術,為了支持5G高頻信號的無線傳輸,必須大量建設基地台才能滿足需求,同時仍有信號干擾的問題。他解釋,多光載波信號量大,「就像捷運車廂載滿了人,容易推擠,信號和信號之間彼此干擾,傳輸品質就會劣化。」

北科大光電系終身特聘教授呂海涵與研究團隊合影。照:北科大提供
「很少人想到,其實一開始可以只用單一光載波傳輸。」呂海涵團隊提出創新解方,先以40公里的單模光纖傳輸單一光載波,解決信號干擾問題,再透過馬赫陳爾德調變器-光電振盪器(MZM-OEO)產出多光載波,能同時傳送大量信號,有效抑制光纖色散引起的射頻功率衰減,以及多載波拍頻引起的信號干擾問題,並且強化系統抗雜訊、抗失真的能力。
相較於5G光纖寬頻系統,這種整合了光纖和無線光通訊(FSO)的系統,同時具有超高傳輸速率、傳輸距離長、優異的傳輸性能,將為各種5G創新應用場景的發展提供強而有力的技術支持,適用於5G獨立組網及5G企業專網布建。
呂海涵進一步指出,採用5G光纖寬頻與無線光通訊(FSO)接取網路架構,由於上述優點及支援頻段廣泛,可以取代數十座到數百座5G及6G基地台,可望大幅降低基地台部署成本,未來可運用於高速自駕車、無人機智慧巡檢、智慧物聯網、智慧醫療、工業自動化等產業,或於偏遠及離島地區設置。目前相關技術已技轉給通訊設備供應商,希望透過產學合作,幫助5G通訊產業技術落地。
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