【儀表網 研發快訊】第六代移動通信(6G)的發展需求，對無線物理層技術與指標提出了更高要求。光無線通信(OWC)雖具潛力，但傳統的強度調制或均勻偏振調制方案在由湍流、散射介質組成的復雜自由空間信道中面臨傳輸瓶頸，而現有的多自由度復用方案受限于信道串擾，難以達到理想的線性容量增益。在此背景下，如何突破復雜介質中的光無線信息獲取與傳輸，打破傳統的光場自由度復用通信的范式瓶頸，成為該領域亟待解決的問題。
近日，清華大學深圳國際研究生院董宇涵副教授、宋健教授團隊在光無線通信領域取得研究新進展，系統性地提出并闡述了矢量光無線通信(VOWC)的理論起源、系統架構、面臨挑戰和發展愿景，同時以案例研究形式驗證了其在湍流散射信道中的魯棒性優勢。
該研究從光學物理視角出發，提出矢量光場具有解決上述工程難題的潛力。研究團隊通過利用矢量光場中空間模式與偏振的結構不可分性，構建出在無序介質中保持穩定的物理不變量。基于此，團隊總結出從統計分集向物理魯棒性演進的技術思路，從理論上預測了實現超分集增益的可能性。
為驗證這一理論框架的有效性，研究團隊設計了基于光場級信號處理(DSP)的64階脈沖幅度矢量調制系統。實驗結果顯示，在湍流、散射與含噪接收條件下，該方案能有效利用光場并發度作為抗干擾特征，顯著降低誤碼率，提升了無線光通信中“光管填充(Filling the light pipe)”的通信容量。
研究團隊還深入探討了從標量到矢量范式轉換中的關鍵挑戰，重點分析了復雜介質中物理光傳輸的精確建模問題，并總結了從信道矩陣向物理信道張量演進的系統表征方法。此外，研究展望了矢量光場在環境感知、成像及未來6G通感一體化中的應用潛力，并探討了引入拓撲物理等前沿理論工具的可能性。
研究成果以“矢量光無線通信：面向6G及未來，鏈接光物理學與工程”(Vectorial optical wireless communications: Bridging optical physics and engineering for 6G and beyond)為題，于3月11日發表于《NPJ無線技術》(npj Wireless Technology)。
董宇涵和宋健為論文共同通訊作者，清華大學深圳國際研究生院2025級博士生戴煒杰為論文第一作者。論文其他作者還包括深圳國際研究生院2023級博士生衛天闊、副教授關迅和助理教授劉振宇。研究得到國家重點研發計劃項目的支持。
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