光載無線系統(tǒng)中傳輸方案與光域微波信號處理技術的研究.pdf

1、隨著智能手機設備數(shù)量和互聯(lián)網業(yè)務的持續(xù)增長，促使基于流媒體技術的交互式網絡電視(IPTV)、高清電視(HDTV)、視頻會議等一系列高速率、高質量、高帶寬業(yè)務的不斷發(fā)展，在無線接入網中，用戶對系統(tǒng)容量和速率的需求也不斷提高。受益于光纖傳輸?shù)牡蛽p耗大容量特性，光載無線(RoF)技術被認為是下一代光接入網的關鍵技術之一。本論文主要圍繞在RoF系統(tǒng)中信號傳輸方案和微波光子處理技術兩方面內容進行了研究。在RoF系統(tǒng)的信號傳輸方案的研究方面，論文主

2、要研究了三類新型的接入技術;在微波光子技術方面，本文主要探討了微波光子信號的混頻技術和利用光子濾波器實現(xiàn)頻率相位可調諧的電振蕩器(OEO)。論文取得的主要研究成果與創(chuàng)新點如下:
　　1.提出了一種基于相位相關偏振正交光產生(POLG)技術實現(xiàn)多服務共存的上行無色化的RoF系統(tǒng)，并對該方案進行了理論推導和實驗驗證。POLG是由偏振旋轉器(PR)與馬赫增德爾調制器(MZM)的偏振敏感特性實現(xiàn)的，通過射頻信號驅動調制器之后，光載波與邊帶

3、相互正交且相位相關。在這個方案中，通過調節(jié)遠端接入單元的偏振控制器，可以針對不同的服務信號實現(xiàn)不同的調制方式，例如:低頻信號對應雙邊帶調制;毫米波信號對應載波抑制調制。與此同時，光載波在不使用額外的濾波器和偏振控制器(PC)的情況下，可以被上行信號重新利用實現(xiàn)上行傳輸。因此，該方案成功實現(xiàn)了低頻信號、毫米波信號的下行傳輸和無色化的上行傳輸。
　　2.提出了遠端接入單元(RAU)偏振不敏感的全雙工毫米波RoF系統(tǒng)架構。在這個方案中，

4、通過在RAU端重新利用偏振正交光來實現(xiàn)上行傳輸，使得上行信號的誤碼率(BER)值與入射光信號的偏振狀態(tài)無關。因此不需要使用偏振追蹤系統(tǒng)來將入射光對準調制器主軸，實現(xiàn)了RAU端的偏振不敏感特性。論文對該結構進行了理論分析和實驗驗證。實驗中實現(xiàn)了1.2Gb/s的下行正交相移鍵控-正交頻分復用(QPSK-OFDM)信號和5Gb/s的上行開關鍵控(OOK)信號的傳輸，在背靠背傳輸和經過15公里傳輸之后上行信號的誤碼率(BER)值均可以粗略達到1

5、0-9，因此使用該方案不需要使用前向糾錯。通過對上行信號的傳輸，相比于傳統(tǒng)方案，本論文提出的方案中的信號BER曲線更加平穩(wěn)，BER值均保持在一個較好的水平內。
　　3.提出了兩種補償色散引起的功率衰退的傳輸方案。第一種方法是使用光單邊帶(OSSB)調制。在這種方案中，利用Sagnac環(huán)和調制器可以實現(xiàn)光載波邊帶比(OCSR)可調的OSSB調制。本論文對這個方案進行了實驗驗證。在實驗中，通過調節(jié)偏振控制器，可以生成從-10dB到27

6、dB的可調OCSR的OSSB調制。該方案具有波長不依賴特性，可以支持低頻微波帶寬和靈活的波長選擇。第二種方法是基于POLG技術來實現(xiàn)。在中心站中，使用PR和MZM來實現(xiàn)POLG。在遠端接入單元中，通過調節(jié)PC，可以控制光載波和邊帶之間的相位差，進而可以改變不同的射頻服務的頻率響應。在實驗中實現(xiàn)了在25公里和30公里光纖傳輸之后，將不同射頻服務的頻率響應值從最低點平移到最高點。
　　4.基于Sagnac環(huán)和MZM的偏振相關調制原理，

7、提出并實驗驗證了實現(xiàn)微波光子混頻器的新方案。該方案在Sagnac環(huán)中使用了一個雙平行MZM(DPMZM)，利用其行波特性，使得環(huán)中正向經過的光被光單邊帶(OSSB)調制，而相反方向沒有被調制。兩個方向的光經過偏振合成器(PBC)結合之后，生成了部分正交的OSSB信號。生成的信號入射到偏振相關的MZM中，再經過起偏器和光探測器之后實現(xiàn)了相位穩(wěn)定的微波信號。通過調節(jié)MZM的偏置電壓，實驗生成了加載到8GHz微波上的1Gb/s的OOK、幅移鍵

8、控(ASK)信號和二進制相移鍵控(BPSK)信號的清晰的眼圖和波形圖，實現(xiàn)了微波信號的光域混頻。
　　5.提出并理論分析和實驗驗證了基于受激布里淵散射(SBS)和DPMZM實現(xiàn)OEO的頻率和相位可調諧特性的方案。在該方案中，DPMZM用來實現(xiàn)載波相移的雙邊帶調制，SBS效應用來選取OEO環(huán)中的振蕩頻率。通過調節(jié)DPMZM的偏置電壓，可以改變光載波和邊帶的相位差，從而實現(xiàn)OEO的相位可調;受益于布里淵頻移的波長依賴特性，通過調節(jié)輸入