超寬帶光載無線系統(tǒng)設計與應用研究.pdf

1、急速增長的網(wǎng)絡帶寬需求和更加便利的接入條件是光載無線技術研究和應用的兩個重要推動力。一方面隨著越來越多無線業(yè)務的引入，盡管人們使用了更高頻譜利用效率的調制格式，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，研究人員逐漸把目光轉向毫米波等更高頻段應用；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、結構簡單、可靠等優(yōu)點。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。通過在光纖中

2、傳輸射頻信號，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)勢的光載無線技術得到了世界范圍內的廣泛關注。本論文主要針對寬帶無線接入網(wǎng)絡和高速無線應用需求，依托國家863計劃和國家自然科學基金等多個國家級項目，重點開展超寬帶信號ROF系統(tǒng)設計與應用方面的研究。論文主要工作如下：
　　 采用雙入雙出新型鈮酸鋰調制器設計了一種能同時在光域產生monocycle和doublet型UWB（超寬帶）脈沖的方法，信號帶寬符合FCC（美

3、國聯(lián)邦通信委員會）標準。只需要兩個不同波長的激光器和兩個調制器（一個雙入雙出調制器和一個普通的馬赫-澤德調制器）就能實現(xiàn)PSM（脈沖形狀調制），比現(xiàn)有已報道的PSM實現(xiàn)結構大大簡化。
　　 采用鈮酸鋰相位調制器設計了兩種新型的ROF系統(tǒng)。第一種方案利用一個光相位調制器和一個馬赫-澤德調制器設計了一種光倍頻技術實現(xiàn)20GHz/40GHz毫米波段頻率分集的微波信號產生。由于光相位調制器不需要直流偏置，不會遇到直流偏置漂移問題。在經(jīng)過

4、光相位調制器之后，輸出光信號的包絡保持不變，能被基站用來承載強度調制的上行信號。經(jīng)過調制產生了兩個頻段的射頻信號，具有抗頻率選擇性衰落的優(yōu)點。第二種方案使用兩個相位調制器和一個馬赫-澤德調制器，設計實現(xiàn)了30GHz毫米波頻段二相鍵控（BPSK）信號的產生和傳輸。信號兩個邊帶分成兩路分別由兩個相位調制器用相反數(shù)據(jù)進行調制。兩個相位調制器的驅動信號幅度可減小一半，便可獲得和用一個相位調制器方案相同的調制效果。由于使用低放大倍數(shù)、低飽和功率輸

5、出的穩(wěn)定驅動，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。
　　 對基于外差探測的ROF系統(tǒng)進行了深入研究并實現(xiàn)了吉比特無壓縮高清電視業(yè)務傳輸演示。理論分析并實驗驗證了在基站端使用大功率激光器外差DPSK格式光信號，并在終端使用移位相乘結構進行射頻信號下變頻和解調的實驗方案，該方案具有很好的色散的容忍性和低于-30dBm的接收機靈敏度。此外還設計實現(xiàn)了基于2.5Gb/s光相位信號調制、外差探測和無線偏振分集發(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)，國內首次實現(xiàn)了1.3Gbit/s無壓縮高清電視信號@15-32GHz大于20公里光纖傳輸，大于5米無線傳輸?shù)臉I(yè)務演示，圖像質量流暢，誤碼率達到10-9以下。
　　 論文最后提出了EPON（以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡）與60G ROF系統(tǒng)融合的超寬帶有線無線混合接入設計方案。該方案在同一鏈路中同時傳輸有線及無線業(yè)務，通過采用多天線技術克服了毫米波視距傳輸?shù)牟蛔?。針對不同的應用環(huán)境，設計了星型和樹型網(wǎng)絡拓撲結構下的智能網(wǎng)關，該