寬帶光纖無線融合接入系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、ROF（光纖無線融合）作為未來寬帶接入系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，對于實現(xiàn)傳輸數(shù)G- bps(比特每秒)的無線/有線業(yè)務(wù)有著十分重要的作用。OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)具有頻譜利用率高、抵抗色散等優(yōu)點，它與 ROF的結(jié)合成為了近期研究的熱點之一，另一方面，如何降低OFDM信號PAPR(峰均比)也是亟需解決的問題。本文就ROF技術(shù)中毫米波的產(chǎn)生及全雙工通信、有線和無線的融合接入、降OFDM信號的PAPR、混沌在寬帶OFDM-ROF的應(yīng)用等若干問題

2、進行研究，對將來寬帶光載無(有)線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有重要的理論意義與應(yīng)用價值。本文獲得主要成果如下：
　　（1）雙頻毫米的產(chǎn)生及全雙工ROF系統(tǒng)
　　提出了一種利用2個相位調(diào)制器產(chǎn)生雙頻毫米波的全雙工ROF系統(tǒng)。理論分析了雙頻毫米波的產(chǎn)生原理，仿真驗證了系統(tǒng)傳輸信號的可行性。將2.5Gbit/s的基帶信號調(diào)制在雙頻毫米波上，傳輸25km的 SSMF(單模光纖)，發(fā)現(xiàn)誤碼率在10-9的功率損耗小于1dB。研究發(fā)現(xiàn)，60GHz毫

3、米波信號的誤碼性能要略優(yōu)于40GHz毫米波信號，這是因為60GHz毫米波由單邊帶光信號產(chǎn)生的，信號只加在一個邊帶，而40GHz毫米波由兩個一階邊帶產(chǎn)生的，色散導(dǎo)致的走離效應(yīng)相對嚴重，實際應(yīng)用中，用戶可以根據(jù)帶寬需求靈活選擇波長。
　　然后提出了一種高階OFDM調(diào)制的全雙工40GHz的單邊帶ROF系統(tǒng)。理論上分析了系統(tǒng)的工作原理，仿真驗證了雙工傳輸OFDM信號的可行性。由于上行鏈路的光載波由下行鏈路中提取重利用得到，其光譜受到色散效

4、應(yīng)、噪聲及下行調(diào)制信號的影響而被展寬，從仿真結(jié)果看，誤碼率相同時，上行鏈路接收信號的光信噪比要比下行略高。實際使用中，只要合理配置線路，適當控制上下行鏈路的調(diào)制深度，這種影響可以忽略。
　?。?）有線和無線的融合接入系統(tǒng)
　　提出了只用一個PM(相位調(diào)制器)實現(xiàn)信號調(diào)制、傳輸，在接收端通過有線和無線方式解調(diào)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。理論上分析了系統(tǒng)的工作原理，2.5Gbps的NRZ(非歸零)信號通過PM調(diào)制到光波上，在接收端通過光分叉交織

5、將兩個一階邊帶(載有NRZ碼的光毫米波信號)和中心載波(類似載有NRZ碼的OOK(二進制振幅鍵控)分開，從而以無線和有線方式解調(diào)信號。仿真結(jié)果表明，其功率損耗可以忽略不計。由于 PM不需要復(fù)雜的直流控制，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，且無線和有線的解調(diào)方式增強了系統(tǒng)的靈活性。
　　提出了一種16QAM(正交幅度調(diào)制)OFDM調(diào)制的全雙工WDM-ROF-PON(光纖無線接入波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò))結(jié)構(gòu)。分析了系統(tǒng)的工作原理，下行鏈路傳輸載

6、有10Gbps的16-QAM OFDM強度調(diào)制信號的60GHz光毫米波，在光網(wǎng)絡(luò)單元中以無線和有線方式恢復(fù)原始的基帶信號，同時采用波長重利用技術(shù)，上傳OFDM的上行數(shù)據(jù)。仿真結(jié)果表明，下行鏈路信號對上行OFDM信號的影響較小，相互之間的串擾可以忽略?？紤]無線和有線接收的靈活性、產(chǎn)生遠端相干本振信號的經(jīng)濟性、上行OFDM信號的頻譜高效性，該結(jié)構(gòu)不失為經(jīng)濟、高效的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)方案。
　?。?）選擇性映射降強度調(diào)制直接檢測系統(tǒng)和ROF中

7、光OFDM信號的PAPR
　　提出了采用SLM(選擇性映射)技術(shù)降PAPR的光OFDM IM/DD(強度調(diào)制-直接檢測)系統(tǒng)并通過實驗驗證。首先隨機控制SLM技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)因子，然后將低PAPR的OFDM信號通過100km的單模光纖傳輸，實驗結(jié)果表明接收機的靈敏度和誤碼性能有較好的提高。同時提出了一個采用SLM技術(shù)降低PAPR的全雙工WDM-ROF(光纖無線接入波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò))系統(tǒng)，雙向傳輸?shù)?6QAM-OFDM信號都具有低PAPR特

8、性。仿真結(jié)果表明，下行(上行)信號經(jīng)過42km的SSMF，在誤碼率為10-3時，其功率損耗不超過2(3)dB，有效提高了接收機的靈敏度。
　?。?）混沌在寬帶OFDM-ROF的研究
　　實驗研究了基于混沌和SLM技術(shù)降低OFDM信號的IM/DD系統(tǒng)。首先提出了參數(shù)相互變化的混合混沌系統(tǒng)，并利用它控制CSLM(混沌選擇性映射)技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)因子，得到PAPR最低的OFDM信號，然后將3.28Gbit/s的OFDM信號傳輸100公

9、里的單模光纖，實驗結(jié)果表明接收機的靈敏度和誤碼性能有較好的提高，與光通信系統(tǒng)中傳統(tǒng)SLM技術(shù)相比，需要傳輸?shù)倪厧畔⒋蟠鬁p少，提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率，且邊帶信息不隨相位序列個數(shù)的增加而增加。
　　在此基礎(chǔ)上，仿真模擬了基于混沌加密圖像的256QAM-OFDM ROF保密通信系統(tǒng)。將 Lena灰度圖像用混沌信號進行加密，用CSLM技術(shù)將密圖編碼成低PAPR的256QAM-OFDM信號，再將該信號調(diào)制到30GHz單邊帶光毫米波信號上