前传网是连接无线接入与光纤网络、承载海量数据的关键基础设施。未来6G前传网络将连接数量庞大的无线节点，并同时支撑高速通信、精准定位和环境感知等任务。要让这些分散的节点协同工作，首先需要解决一个基础问题：如何让大家的时间和频率保持高度一致。与此同时，随着通信速率不断提升，高速接收机需要处理的数据越来越多，传统的多次采样和复杂数字信号处理也带来了越来越大的计算和功耗压力。
针对这一问题，北京大学电子学院微波光子团队与上海交通大学集成电路学院未来光网络团队提出了一种基于电光梳的双向多功能光前传架构，在同一网络中同时实现高精度时频同步和大容量数据传输，并利用同步能力进一步简化高速通信接收。
研究思路：以电光梳为桥梁，在同一光载无线前传网络中同时传递时频基准和高速数据
电光梳可以理解为一把精密的“光学尺子”：它产生一组间隔均匀、彼此保持稳定相位关系的光载波。研究团队将这把“光学尺子”与中心节点的参考时钟建立关联，一部分光载波用于传递时间频率基准，另一部分承载高速数据。与此同时，通过双向传输，系统能够持续感知光纤链路的时延变化并进行补偿，使分散在不同位置的远端节点保持高度同步。
在10公里光纤链路的长时间测试中，系统实现了均方根值0.25皮秒的时间同步稳定性，同时实现28.1 Tb/s的CPRI等效前传容量，可支持约4800个5G NR终端接入，并兼容最高1024-QAM高阶调制。
更重要的是，高精度同步还让高速接收机“少做很多计算”。
传统相干接收机通常需要在一个符号周期内多次采样，再通过数字算法寻找最佳采样时刻，同时进行时钟恢复、频偏估计和载波相位恢复。而研究团队将各节点共享高度稳定的时间基准后，接收机能够在确定的最佳时刻直接采样，每个符号只采样1次，实现Nyquist极限下的单倍波特率相干检测。
实验在全部并行波分通道上验证了这一方法。接收端直接减少了各通道的采样点数，并移除了独立的时钟恢复，还省去频偏和载波相位恢复处理。与传统相干接收相比，数字信号处理（DSP）计算复杂度降低50%以上。
高精度同步简化相干接收：全网物理层时钟同步，支撑每符号仅1次采样
这项工作表明，高精度同步不再只是光前传网络中的辅助功能，还可以直接成为简化高速通信接收的基础能力。未来，光纤前传网络有望在传输海量数据的同时，为分布式无线节点提供统一的时间频率基准，从而为通信、定位与感知的深度融合提供支撑。论文进一步通过仿真分析了该同步精度在高精度定位中的应用潜力，表明其有望支持亚厘米级定位，为未来工业互联网的通感智算融合一体提供新的技术思路。
相关成果于2026年8月13日在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。论文题为“Sub-picosecond synchronized multi-faceted fronthaul with one-sample-per-symbol coherent detection”。
论文在线发表页面截图
论文共同第一作者为北京大学电子学院博雅博士后张宸博和上海交通大学集成电路学院副教授朱逸萧，通讯作者为北京大学电子学院长聘副教授解晓鹏。北京大学微波光子团队陈章渊教授、胡薇薇教授、方先松博士，博士研究生林菁菁、邹毅，上海交通大学未来光网络研究团队胡卫生教授、博士研究生胡一民也参与了研究工作和论文撰写。
该项工作由光子传输与通信全国重点实验室北京和上海实验区合作完成。近年来，双方团队持续围绕光载无线接入和高速光通信开展合作，已在Nature Photonics、Nature Communications等期刊发表系列研究成果，并多次在OFC、ECOC等国际光通信会议上以Post-Deadline Paper形式报告最新进展。
