研究目的
研究多芯光纤（MCF）光前传在5G通信多天线系统中的应用，重点关注MIMO和波束成形能力。
研究成果
实验结果证实了MCF介质在5G通信中多天线MIMO系统和光子波束形成器中的适用性。所提出的MCF前传和光子TTD芯片实现了高效的MIMO传输和波束导向，展示了未来5G部署的潜力。
研究不足
该研究仅限于4芯光纤和4天线系统，而5G部署可能需要更多天线单元。向更高密度多芯光纤的扩展以及为更大规模相控阵天线集成半导体放大器，是潜在的优化方向。
1：实验设计与方法选择：
本研究评估了MCF在5G多天线系统中支持4×4 MIMO传输和4×1波束成形的性能。采用商用四芯光纤和基于光学环形谐振器（ORR）的Si3N4光子芯片实现波束导向。
2：样本选择与数据来源：
生成并使用无线测试仪评估完全符合3GPP LTE-A标准的信号。研究还采用不同带宽的单载波信号进行波束成形评估。
3：实验设备与材料清单：
包括分布式反馈激光器（DFB）、马赫-曾德尔（MZ）电光调制器、四芯光纤（Fibercore SM-4C1500(8.0/125)）、PIN光电探测器及带ORR的Si3N4光子芯片。
4：0/125)）、PIN光电探测器及带ORR的Si3N4光子芯片。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：通过将LTE-A数据调制到光载波上，经MCF传输并由PIN光电探测器检测。通过ORR调节各天线单元的时延实现波束成形。
5：数据分析方法：
基于误差矢量幅度（EVM）和信噪比（SNR）测量评估性能，并与3GPP建议值进行对比。
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Optical tunable filter
OTF-950
Santec
Ensures optical single side band (SSB) operation with a 1.2-nm bandwidth.
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4-core fiber
SM-4C1500(8.0/125)
Fibercore
Enables simultaneous transmission of different optical data streams at the same wavelength by spatial multiplexing for MIMO signals and beamforming by transmitting the same optical data signal with different phase or time delays to each antenna element.
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Si3N4 photonic chip
Based on optical ring resonators (ORRs) for continuous and centralized tuning of the time delay applied to each antenna element in beam-steering applications.
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Distributed feedback laser
DFB
Generates continuous-wave light at 1555.75 nm for optical carrier in the experimental setup.
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Mach-Zehnder electro-optical modulator
MZ
Modulates LTE-A data on the optical carrier at the quadrature bias point.
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PIN photodetector
PIN
Used for direct detection of the optical signals at reception.
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Erbium doped fiber amplifier
EDFA
Amplifies the filtered signal in the beamforming experimental setup.
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