八月二十五日，西安光机所光子网络技术研究室的超净实验室里，研究团队成员高铎瑞（左）和姚斌在调试光通信系统。

本报记者 孙亚婷文/图

8月25日，中国科学院西安光学精密机械研究所（以下简称“西安光机所”）光子网络技术研究室的超净实验室里，几名科研人员正围绕由光电器件、通信模块和处理电路组成的实验平台调试一套光通信系统。他们一边调整光路，一边观察信号变化，不时低声交流。

自组建以来，西安光机所光子网络技术研究室面向国家空天地海一体化信息网络重大战略需求，瞄准高速、超高速光传输与光交换等方向进行关键技术攻关与工程应用研究。

日前，该研究室研究员谢小平、汪伟团队在无线光通信多用户接入领域取得系列进展：成功搭建多用户实时无线光通信系统，实现从信号传输到业务承载的高速光互联；提出一种非正交多址接入信号智能解调方法，有效解决多用户并发场景下信号相互干扰、误码逐级放大的难题……

从“看不见的网线”到“多用户光接入”

在公众认知中，光通信往往等同于光纤宽带——光在玻璃纤维中传输，速度快，却受制于物理线路。西安光机所团队的探索更进一步：让光摆脱光纤束缚，直接在空气中传输信息。这并非空想。在太空，卫星激光链路已成为卫星互联网工程的核心技术，为国家卫星互联网建设提供了看不见的“光底座”；在深海，水下光通信解决了潜水器间高速数据传输难题；在高原无人区，极端环境激光通信设备将现场视频实时传回指挥中心。

“无线光通信不仅速率更高，还具备抗电磁干扰能力，最大的特点是利用丰富的光频谱资源传输信息。”团队成员、副研究员高铎瑞打了个比方说，“传统射频通信如同一条拥挤的国道，无线光通信则是一条几乎不限行的高速公路。”

长期以来，不少室内无线光通信主要采用离线信号处理方式：在实验室采集信号后离线分析，验证原理可行性。西安光机所团队此次聚焦实际应用，搭建了一套完整的多用户实时无线光通信系统，实现了从光信号传输、实时处理到业务承载的全链路贯通，推动无线光通信由链路验证向系统应用迈进。

该系统接入网络协议，可与常规网络设备连接，支持文件传输和视频播放等网络业务，光路被遮挡后还能自动重连。团队成员姚斌说：“最大的难点并非某一个器件或者算法，而是让整个系统真正稳定地协同工作起来。”

这套系统采用850纳米近红外LED阵列作为光源，覆盖角度大、成本较低、人眼几乎看不见，最远通信距离达80米，完成了双用户双向实时业务传输，适用于家庭和办公场景。

“近红外光通信如同在室内铺设一条人眼不可见的‘光路’。单用户通信相当于一根无形网线，仅能点对点连接一台终端；多用户接入则将其升级为‘光路由器’，使一个光接入点可以同时服务多台设备。”姚斌说，该研究未片面追求实验室极限速率指标，而是着力推进工程化与实用化，为未来室内无线光通信和6G多用户光接入场景提供可落地的技术方案。

让AI“听清”嘈杂房间里的每一句话

如果说第一项成果解决了“路”的问题，第二项成果则聚焦“多车并行”的难题。

未来室内场景中，一个接入点需同时服务多个设备。传统多用户通信就像不同用户分走不同车道，互不干扰但时频资源利用率较低。更高效的方案是“非正交多址接入”，即多个用户共享同一时频资源，发送端按功率差异叠加信号，接收端再进行分离。

难点在于“分离”。传统串行干扰消除算法如同按序拆解包裹：先解码功率最强的用户信号，再从混合信号中减去该信号，依次处理后续用户。一旦前序解码出错，误差便会向后逐级传导，影响所有用户的数据恢复。

西安光机所团队选择利用AI去“听清”嘈杂房间里的每一句话，设计出一套基于符号感知时域多尺度门控网络的智能联合解调方法。该算法模型有两项核心设计：一是多尺度卷积特征提取，小尺度卷积提取局部波形细节，大尺度卷积提取更长时间范围的波形变化；二是时序建模，刻画不同符号之间的关联，应对高速光通信中器件带来的码间干扰。

“该算法模型如同能够结合细节特征与上下文进行判断的‘智能分拣机’，可从混合信号中一次性识别并还原各用户数据。”姚斌说。

实验结果显示，该方法在多种测试条件下均表现出优于传统方案的解调性能，误码率可以降低两个数量级，在1.2吉比特每秒的速率下仍能实现可靠通信。

值得关注的是，模型可训练参数约8000个，为后续开展轻量化和实时硬件部署提供了基础。姚斌说：“模型具备较强的场景通用性，可拓展应用于水下光通信、大气湍流光通信、光纤通信等领域，为构建多用户光接入系统提供技术支撑。”

从实验室成果到商用产品，仍有不少技术山丘需要翻越。西安光机所团队对此保持清醒。“更多用户的并发接入能力、更高速率的系统传输性能，以及更贴近真实使用环境的稳定性验证，是我们下一步重点推进的方向。”汪伟说，“真正有生命力的技术，必须走到它被需要的地方去。”