Development of MIMO signal processor for analog RoF using optical phase control techniques

使用光相位控制技术开发用于模拟 RoF 的 MIMO 信号处理器

基本信息

批准号：
22K14295
负责人：
佐藤孝憲
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、Beyond 5G/6Gにおける無線基地局のビームステアリング技術やビームフォーミング技術で必要とされるような、A/D変換不要なアナログRoF信号のMIMO処理デバイスの開発を目的として、光導波路型デバイスの設計・開発に取り組んできた。令和4年度は、まず、アナログRoF信号の光領域における信号処理の原理検証を行った。アナログRoF信号のキャリア・側波帯成分に適切な光位相変化を与えることで、アナログRoF信号における所望の位相変化を与えられることを確認した。特に、キャリア成分に対しては位相変化を与えず、上側波帯に対してはDFT行列・Butler行列に相当する光行列積演算を適用し、下側波帯に対しては上側波帯の複素共役に対応する光行列積演算を適用することで、行列設定に応じたビームフォーミングが可能であることを数値的に明らかにした。これは、複数波長の光源を用意することなく、アナログRoF信号のMIMO処理が可能であることの一次検証に成功したことを意味する。また、数値的検証にとどまらず、アナログRoF信号のキャリア成分と側波帯成分を切り分ける波長フィルタの設計、ならびに、各成分に対して行列演算を施す光干渉計の設計を行い、産総研スーパークリーンルームによるSiフォトニクスマルチプロジェクトウェハ（SiPh-MPW）試作を行った。波長フィルタについては、電磁界シミュレータによる設計通りの波長分波特性が得られており、5 GHzのRF信号を載せたアナログRoF信号の変調を行うために必要な動作が可能であることを確認した。行列演算を施す光干渉計については、2×2および4×4のユニタリ変換が可能な行列積演算回路素子を試作し、その試作結果の検証を進めている。

在这项研究中，我们一直在研究光学波导设备的设计和开发，目的是为不需要A/D转换的模拟ROF信号开发MIMO加工设备，例如超过5G/6G超过5G/6G的射线转向和横梁成型技术所需的射击。在2022财年，我们首先验证了模拟ROF信号光学域中信号处理的原理。已经证实，通过对模拟ROF信号的载体和侧带组件应用适当的光相更改，可以提供模拟ROF信号中所需的相变。特别是，通过在数值上清楚地表明，通过将光矩阵乘积计算与DFT矩阵和上侧边带相对应的光学矩阵乘积计算，并将光学矩阵乘积计算施加对应于上侧侧带的复杂共轭物到下边侧带，可以根据矩阵设置进行光束形成。这意味着，主要验证已经成功，可以在不提供多个波长的光源的情况下进行模拟ROF信号的MIMO处理。此外，除了数字验证外，我们还设计了一个波长滤波器，该滤波器将载体组件和模拟ROF信号的侧带组件分开，以及一个对每个组件执行矩阵计算的光学干涉仪，并使用一个原型SI Photonics SI Photonics Multi-Protonics Multi-Protonics Multi-Protonics Multi-Protoxtics Waffer（SIPH-MPW）使用A SIPH-MPW（SIPH-MPW）。至于波长滤波器，可以证实，通过电磁场模拟器设计的波长反复弹性特性是可能的，并且可以调节带有5 GHz RF信号的模拟ROF信号所需的操作。关于执行基质操作的光学干涉仪，我们生成了能够单位转换为2×2和4×4的基质产物算术电路元件的原型，现在正在验证这些原型的结果。