光子辅助的宽带THz波信号产生、传输和探测技术

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61805043
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    27.0万
  • 负责人：
    周雯
  • 依托单位：
    复旦大学
  • 学科分类：
    F0504.红外与太赫兹物理及技术
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The speed of photonic-assisted THz wireless transmission has been demonstrated to a new level of beyond 100 Gbit/s, and such an ultrafast data rate will be the prospective for 5G mobile communication wireless access, military application, disaster emergency communication and so on. The generation, wireless transmission and detection of vector THz signal are key techniques to realize large-capacity THz-wave communication. This project will focus on the investigation of: single carrier/multi-carriers THz-wave signal generation based on optical heterodyne beat or adaptive optical frequency multiplying schemes; THz atmosphere wireless transmission model under different conditions including cloud, rain and fog; THz-band high spectrum efficiency technologies such as high-order modulation, Nyquist shaping and various multi-dimension multiplexing integration; lens layout optimization in THz line-of sight(LOS) transmission link and novel antenna array structure design; new digital heterodyne coherent algorithm with low complexity. The expected large-capacity, long-distance, and high spectrum-efficiency fiber THz wireless transmission system in this project has important scientific and practical significance for the development of the future THz-wave wireless space communication in microwave photonics.
光子THz波无线融合接入传输系统有望提供100Gbit/s的移动数据传输，可满足5G移动通信无线接入、军事应用、灾难应急通信多种不同应用场景下的高速数据传输和通信。THz波信号的产生，无线传输以及接收是实现大容量THz波通信的关键技术。本项目将重点研究：研究基于光外差或自适应光多倍频方案的多载波/单载波THz波信号的生成机理；研究THz波在大气环境以及分别在云、雨、雾条件下的THz波无线传输模型；研究THz波段的高效频谱利用率技术，包括高阶调制技术，Nyquist整形技术与多种多维复用结构的协调融合；研究视线（LOS）链路下放大透镜的优化布局以及新型天线阵列结构；探索新型算法处理的机制，优化并降低算法复杂度。本项目能够实现大容量、长距离传输、高频谱利用率的光纤THz波无线无缝融合通信系统，对于微波光子学的THz波段无线空间通信的理论和关键技术研究，具有重要的科学和实践意义。

结项摘要

光子THz波无线融合接入传输系统有望提供100Gbit/s的移动数据传输，可满足5G移动通信无线接入、军事应用、灾难应急通信多种不同应用场景下的高速数据传输和通信。矢量太赫兹波信号的产生和检测是实现大容量太赫兹波通信的关键技术。本项目主要成果为以下内容：1）采用多维复用和光子外差技术，阐明了基于单个激光器的多通道矢量信号产生机制，大幅降低波分复用实现成本,有效提升了频谱效率。2）基于光子倍频技术产生高阶矢量毫米波信号，揭示了少数子载波矢量OFDM毫米波信号的平衡预编码机制。3）针对外差相干探测，设计了联合神经网络以及复数深度神经网络非线性均衡算法，有效克服了光子太赫兹系统的非线性效应。4）搭建并优化了可实现宽带太赫兹高谱效率矢量信号光子生成与高灵敏度外差相干检测的实验平台，分别实现了在325GHz的频率下，采用32Gbaud 概率整形PS-4096QAM信号，在1米空心光纤上进行了太赫兹有线传输实验，成功地实现了352Gbit/s的单线传输速率和8.6 bit/s/Hz的净频谱效率；在没有太赫兹放大器的情况下，我们通过使用合适的介电透镜和DSP算法，实现了在太赫兹波段以124.8/44.8Gbit/s的净数据速率进行超过54/104 米的无线传输。5）共发表SCI期刊文章15篇，共申请2项专利，授权2项专利，共指导毕业博士研究生4名，硕士研究生3名。本项目实现的大容量、长距离传输、高频谱利用率的光纤THz波无线无缝融合通信系统对于未来6G微波光子学的THz波段传输关键技术研究，具有重要的科学和实践意义。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（5）
专利数量（3）
Demonstration of 200 Gbit/s Single λ Dual Band DMT Transmission With a SE of 6.29 bit/s/Hz
SE 为 6.29 bit/s/Hz 的 200 Gbit/s 单频带 DMT 传输演示
  • DOI：
    10.1109/jlt.2021.3053022
  • 发表时间：
    2021-05
  • 期刊：
    Journal of Lightwave Technology
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Yiran Wei;Cuiwei Liu;Bohan Sang;Jianjun Yu
  • 通讯作者：
    Jianjun Yu
Comparison of Real- and Complex-Valued NN Equalizers for Photonics-Aided 90-Gbps D-band PAM-4 Coherent Detection
用于光子学辅助 90 Gbps D 频段 PAM-4 相干检测的实值和复值 NN 均衡器的比较
  • DOI：
    10.1109/jlt.2021.3109126
  • 发表时间：
    2021-11-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Wen Zhou;Shi, Junting;Yu, Jianjun
  • 通讯作者：
    Yu, Jianjun
High Spectral Efficiency WDM Transmission Based on Hybrid Probabilistically and Geometrically Shaped 256QAM
基于混合概率和几何形状 256QAM 的高频谱效率 WDM 传输
  • DOI：
    10.1109/jlt.2021.3087919
  • 发表时间：
    2021-06
  • 期刊：
    Journal of Lightwave Technology
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Junjie Ding;bohan Sang;Yanyi Wang;Miao Kong;Feng Wang;BoWen Zhu;Li Zhao;Wen Zhou;Jianjun Yu
  • 通讯作者：
    Jianjun Yu
81-GHz W-band 60-Gbps 64-QAM wireless transmission based on a dual-GRU equalizer
基于双 GRU 均衡器的 81 GHz W 频段 60 Gbps 64-QAM 无线传输
  • DOI：
    10.1364/oe.448845
  • 发表时间：
    2022-01-17
  • 期刊：
    OPTICS EXPRESS
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Liu, Cuiwei;Wang, Chen;Yu, Jianjun
  • 通讯作者：
    Yu, Jianjun
Bi-Directional OFDM Truncated PS-4096QAM Signals Transmission in a Full-Duplex MMW-RoF System at E-Band
E 频段全双工 MMW-RoF 系统中的双向 OFDM 截断 PS-4096QAM 信号传输
  • DOI：
    10.1109/jlt.2021.3065834
  • 发表时间：
    2021-06-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Wang, Kaihui;Zhou, Wen;Yu, Jianjun
  • 通讯作者：
    Yu, Jianjun

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其他文献

HCMV 基因在人和小鼠胚胎成纤维细胞中表达的差异性研究
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浮游植物的吸收和散射特性：理论
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    周雯;曹文熙;李彩
  • 通讯作者：
    李彩

其他文献

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周雯的其他基金

基于转录组分析探究普通野生稻北缘种群对低温的适应
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    31400327
  • 批准年份：
    2014
  • 资助金额：
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    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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