毫米波Radio-over-Fiber光無線接入網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近年來，基于毫米波光纖射頻(RoF)技術(shù)的光無線接入網(wǎng)，由于其一方面具有光纖接入網(wǎng)絡(luò)的衰減小、帶寬充裕以及集中式結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，另一方面又兼具毫米波無線通信的吉比特傳輸帶寬和可移動(dòng)性，已成為下一代接入網(wǎng)絡(luò)的有效解決方案之一。本論文通過理論分析、系統(tǒng)仿真和實(shí)驗(yàn)等方法，對(duì)毫米波ROF接入網(wǎng)絡(luò)的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，主要從如下幾個(gè)方面展開:
　　 1.光毫米波的產(chǎn)生
　　 本論文提出了一種基于雙重鎖定法布里-波羅(FP)激光器的

2、新型光毫米波發(fā)生器。該光毫米波發(fā)生器通過外部光注入以及直接調(diào)制較低的射頻參考頻率來雙重鎖定FP激光器，從而直接產(chǎn)生穩(wěn)定的、低噪聲的40 GHz左右的光毫米波。此種方法既不需要較高的外部光注入功率和射頻驅(qū)動(dòng)頻率，也不需要額外的光濾波器對(duì)光載波進(jìn)行選擇，從而可以降低系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度。此外，論文還就二倍頻、三倍頻和四倍頻三種情況，對(duì)光毫米波發(fā)生器及其在ROF系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了36 GHz二倍頻、40.2 GHz三倍

3、頻和40 GHz四倍頻的光毫米波的產(chǎn)生，以及2.25 Gb/s（二倍頻情況），2.5Gb/s（三倍頻、四倍頻情況）二進(jìn)制開關(guān)鍵控(OOK)信號(hào)在ROF系統(tǒng)中的20 km標(biāo)準(zhǔn)單模光纖傳輸(BER＜1E-9)。
　　 2.多頻帶多服務(wù)ROF系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
　　 本論文提出了一種新型的60 GHz多頻帶多服務(wù)ROF系統(tǒng)，并進(jìn)行了仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該系統(tǒng)將接收端本地光源與多個(gè)中頻光信號(hào)耦合，通過光外差方法上轉(zhuǎn)換到不同的60 GHz

4、子頻帶，并利用平方探測(cè)技術(shù)對(duì)毫米波信號(hào)實(shí)現(xiàn)下轉(zhuǎn)換，同時(shí)去除光外差上轉(zhuǎn)換引入的相位噪聲。該系統(tǒng)不需要高頻的射頻器件進(jìn)行信號(hào)的上下轉(zhuǎn)換，從而降低了系統(tǒng)成本。同時(shí)，此系統(tǒng)還利用60 GHz射頻器件的有限響應(yīng)帶寬，巧妙選取毫米波信號(hào)邊帶，最終實(shí)現(xiàn)了單邊帶的信號(hào)傳輸。相對(duì)于傳統(tǒng)的單邊帶調(diào)制60 GHz多頻帶ROF系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較高的光纖色散容忍度，從而可以實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)距離的光纖傳輸。
　　 3.毫米波ROF接入系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
　　 首先

5、，本論文提出了一種全雙工超密集波分復(fù)用(UDWDM)毫米波ROF接入網(wǎng)絡(luò)方案，第一次在UDWDM接入網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)了有線和毫米波無線信號(hào)的傳輸。此種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)利用了本地振蕩光源對(duì)UDWDM信號(hào)進(jìn)行波長(zhǎng)選擇，同時(shí)實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)的上轉(zhuǎn)換。且在無線接收端采用自混頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)下轉(zhuǎn)換，因而不需要復(fù)雜的無線接收模塊，從而降低了用戶端成本。本論文還對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的仿真分析，并進(jìn)行初步的下行傳輸實(shí)驗(yàn)演示，實(shí)現(xiàn)了通道間隔為7.25 GHz，4 Gb/s四相

6、相移鍵控(QPSK)信號(hào)的35 km光纖傳輸(BER＜1E-3)，以及通道間隔為6.5 GHz，2 Gb/s OOK信號(hào)的35 km光纖以及4m無線傳輸(BER＜1E-6)。
　　 其次，本論文介紹了一種應(yīng)用于60 GHz毫米波光無線接入網(wǎng)絡(luò)中的新型點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。此種結(jié)構(gòu)通過下行信號(hào)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信號(hào)光載波互相拍頻的方式，同時(shí)對(duì)兩種信號(hào)實(shí)現(xiàn)毫米波上轉(zhuǎn)換。在接收端利用肖特基射頻探測(cè)器將下行、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)毫米波信號(hào)下轉(zhuǎn)換到相