基于光频梳的太赫兹通信高阶调制信号处理

薛帅宁

重庆市气象信息与技术保障中心 重庆 401147

引言

随着5G网络时代的到来，物联网（Internet of Things,IoT）和未来新型智慧城市随之崛起，高速无线通信和可访问传感互联将进一步得到升级和统一。根据思科公司给出的预测报告，通信数据从2016年的1.2ZB将快速增长到2021年的3.3ZB，全面信息化的社交将促进无线网络数据流量呈指数级增长。越来越多的学者集中探索用于无线通信的载波频率，用以满足不断增长的带宽需求[1-2]。众所周知，在移动通信领域中，24~100GHz频段被称为5G毫米波（millimeter wave, mm-wave）频段。根据香农公式，毫米波/太赫兹波（Terahertz，THz >300 GHz）具有更大的带宽，有着更高速的信息通信能力，被公认为未来最有希望适应指数级增长的无线通信数据流量候选频段[3]。采用微波光子学的毫米波/太赫兹无线接入系统不仅可以受益于光纤传输系统具有的带宽大，损耗低和抗电磁干扰等优点，而且还可以提供高速光纤传输，无线通信以及灵活的访问和传感系统。可以预测，基于光子毫米/太赫兹波的宽带高速接入通信和高分辨率传感系统将在建设未来的智慧城市，发展下一代网络和物联网架构方面发挥极其重要的作用[4-5]。

更多的无线网络容量需求被认为是5G无线发展的动力，包括可能迁移到具有巨大带宽的毫米波/太赫兹频段，以及极端的基站和设备密度。毫米波/太赫兹频段的最大挑战是高自由空间路径损耗（FSPL），以及由于水蒸气分子、氧气和氮气引起的大气吸收。根据西兹等人的研究结果可知太赫兹波段有极高的自由空间损耗[6]。当……