超寬帶光載無線系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究.pdf

1、急速增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬需求和更加便利的接入條件是光載無線技術(shù)研究和應(yīng)用的兩個(gè)重要推動(dòng)力。一方面隨著越來越多無線業(yè)務(wù)的引入，盡管人們使用了更高頻譜利用效率的調(diào)制格式，可用的低頻段無線頻率資源仍然在日漸減少，為了提供更高帶寬的業(yè)務(wù)，研究人員逐漸把目光轉(zhuǎn)向毫米波等更高頻段應(yīng)用；另一方面，隨著光接入網(wǎng)的快速發(fā)展，光纖接入顯示出可用頻譜寬、單位帶寬成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠等優(yōu)點(diǎn)。但與無線接入相比，光纖接入具有布線成本高，使用不夠靈活等缺點(diǎn)。通過在光纖中

2、傳輸射頻信號(hào)，研究既能利用光纖巨大帶寬，又能發(fā)揮無線通信靈活方便等優(yōu)勢(shì)的光載無線技術(shù)得到了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。本論文主要針對(duì)寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)和高速無線應(yīng)用需求，依托國(guó)家863計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金等多個(gè)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目，重點(diǎn)開展超寬帶信號(hào)ROF系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用方面的研究。論文主要工作如下：
　　 采用雙入雙出新型鈮酸鋰調(diào)制器設(shè)計(jì)了一種能同時(shí)在光域產(chǎn)生monocycle和doublet型UWB（超寬帶）脈沖的方法，信號(hào)帶寬符合FCC（美

3、國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)。只需要兩個(gè)不同波長(zhǎng)的激光器和兩個(gè)調(diào)制器（一個(gè)雙入雙出調(diào)制器和一個(gè)普通的馬赫-澤德調(diào)制器）就能實(shí)現(xiàn)PSM（脈沖形狀調(diào)制），比現(xiàn)有已報(bào)道的PSM實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。
　　 采用鈮酸鋰相位調(diào)制器設(shè)計(jì)了兩種新型的ROF系統(tǒng)。第一種方案利用一個(gè)光相位調(diào)制器和一個(gè)馬赫-澤德調(diào)制器設(shè)計(jì)了一種光倍頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)20GHz/40GHz毫米波段頻率分集的微波信號(hào)產(chǎn)生。由于光相位調(diào)制器不需要直流偏置，不會(huì)遇到直流偏置漂移問題。在經(jīng)過

4、光相位調(diào)制器之后，輸出光信號(hào)的包絡(luò)保持不變，能被基站用來承載強(qiáng)度調(diào)制的上行信號(hào)。經(jīng)過調(diào)制產(chǎn)生了兩個(gè)頻段的射頻信號(hào)，具有抗頻率選擇性衰落的優(yōu)點(diǎn)。第二種方案使用兩個(gè)相位調(diào)制器和一個(gè)馬赫-澤德調(diào)制器，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了30GHz毫米波頻段二相鍵控（BPSK）信號(hào)的產(chǎn)生和傳輸。信號(hào)兩個(gè)邊帶分成兩路分別由兩個(gè)相位調(diào)制器用相反數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。兩個(gè)相位調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度可減小一半，便可獲得和用一個(gè)相位調(diào)制器方案相同的調(diào)制效果。由于使用低放大倍數(shù)、低飽和功率輸

5、出的穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。
　　 對(duì)基于外差探測(cè)的ROF系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究并實(shí)現(xiàn)了吉比特?zé)o壓縮高清電視業(yè)務(wù)傳輸演示。理論分析并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在基站端使用大功率激光器外差DPSK格式光信號(hào)，并在終端使用移位相乘結(jié)構(gòu)進(jìn)行射頻信號(hào)下變頻和解調(diào)的實(shí)驗(yàn)方案，該方案具有很好的色散的容忍性和低于-30dBm的接收機(jī)靈敏度。此外還設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于2.5Gb/s光相位信號(hào)調(diào)制、外差探測(cè)和無線偏振分集發(fā)射、高靈敏度接收的光載無線系統(tǒng)?；谏鲜?/p>

6、外差ROF系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了1.3Gbit/s無壓縮高清電視信號(hào)@15-32GHz大于20公里光纖傳輸，大于5米無線傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)演示，圖像質(zhì)量流暢，誤碼率達(dá)到10-9以下。
　　 論文最后提出了EPON（以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)）與60G ROF系統(tǒng)融合的超寬帶有線無線混合接入設(shè)計(jì)方案。該方案在同一鏈路中同時(shí)傳輸有線及無線業(yè)務(wù)，通過采用多天線技術(shù)克服了毫米波視距傳輸?shù)牟蛔恪ａ槍?duì)不同的應(yīng)用環(huán)境，設(shè)計(jì)了星型和樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的智能網(wǎng)關(guān)，該