北科大首创简化5G双向通讯系统 助力高科技产业发展

北科大光电系终身特聘教授吕海涵（左三）研发成果登上《自然》系列期刊《通讯工程》。（北科大提供）

台北科技大学光电工程系终身特聘教授吕海涵率领跨校研究团队，领先全球首创利用偏极化正交调变技术建构双向光纤宽频／无线光通讯（FSO）／5G无线通信系统，研发成果发表于国际顶尖《自然》系列期刊《通讯工程》（Communications Engineering），可大幅降低5G双向系统建构的复杂度，力助电信产业、光通讯产业、高速无人机／自驾车、工业自动化及智慧医疗产业。

吕海涵指出，偏极化正交调变技术一般用于加倍传输容量，只能做单向传输、不能做双向传输，因为回传时上行光载波将会同时载送上行和下行光调变信号，会有上行光调变信号与下行光调变信号互相干扰引起的失真，就像同时戴着近视眼镜和老花眼镜，焦距不在同一处、影像模糊失真。

吕海涵在系统架构上创新，利用马赫陈尔德调变器-光电振荡器（MZM-OEO）的物理特性─x轴光载波调变所需偏压为y轴光载波调变所需偏压的3.58倍，在下行传输时供应较低的偏压，载送y轴光调变信号及x轴光载波，并在下行接收端将x轴光载波作为上行传输光载波、并予以载送上行光调变信号，「就像双焦眼镜一样、同时具备两种用途，不需要轮流戴着近视眼镜和老花眼镜」，借此简化5G双向系统建构，具备极大的市场应用潜力。

吕海涵表示，此方法可有效抑制下行y轴光调变信号和上行x轴光调变信号交互作用引起的交错极化干扰，进一步优化系统传输性能。同时，在宽频异质整合接取网路上传送双向5G Sub-6GHz及MMW信号，可兼顾5G不同频段的属性，较低传输速率需求的郊区提供低载波频率的5G Sub-6GHz信号，而较高传输速率需求的城市及特定垂直应用场域，则提供高载波频率的5G MMW信号。团队也成功利用双合透镜建置长达1公里的FSO链路，可取代数十到数百座5G基地台，降低基地台建设成本。

北科大表示，该研究的相关技术已技转给通讯设备供应商，未来可运用于电信产业，支持4K／8K超高画质影音串流、互动式XR等多媒体高频宽应用；以及FSO、高速无人机／自驾车、工业自动化及智慧医疗等产业。

北科大提到，吕海涵投入教职已达30年，累计发表约250篇专业SCI期刊论文，同时为美国光学学会（OPTICA）会士、国际光电工程学会（SPIE）会士及国际工程与科技学会（IET）会士，曾获中国工程师学会杰出工程教授奖、中山学术著作奖，最近十年连年获得北科大特殊优秀研究人才奖。