光纖無線系統(tǒng)中光毫米波的產(chǎn)生和全雙工通信研究.pdf

1、光纖無線通信技術(shù)采用光纖鏈路來傳輸無線電信號，有機結(jié)合了光纖通信的超寬帶、抗電磁干擾以及無線通信的高度靈活等優(yōu)勢，無疑將在未來寬帶無線通信中扮演重要的角色。本文正是基于這樣的一種考量，對光纖無線通信系統(tǒng)中毫米波信號的光學(xué)產(chǎn)生和傳輸、基于波長重用技術(shù)的無光源基站設(shè)計和全雙工通信的實現(xiàn)展開了較全面的研究，主要內(nèi)容包括： 第一，提出了一種采用單電極馬赫—曾德爾調(diào)制器和馬赫—曾德爾干涉型全光纖交錯復(fù)用器產(chǎn)生光毫米波信號的新方案，建立了光

2、毫米信號在色散光纖中傳輸?shù)睦碚撃Ｐ?。分析了調(diào)制信號頻率與光纖交錯復(fù)用器的自由頻譜范圍不匹配問題?；诮⒌哪Ｐ?，實驗生成40GHz光毫米載波，并利用該毫米載波成功實現(xiàn)了2.5Gb/s基帶數(shù)據(jù)信號的40km光纖傳輸。 第二，建立了基于光相位調(diào)制器和載波濾除技術(shù)的毫米波光纖鏈路模型，推導(dǎo)出了表示毫米波信號的簡練通用解析式，該解析式能精確表示任意階高次諧波信號。討論了調(diào)制系數(shù)、色散光纖距離以及載波抑制功率等因素對毫米波信號以及各次諧波

3、傳輸性能的影響。分析發(fā)現(xiàn)，小信號調(diào)制和高載波抑制功率產(chǎn)生的二次諧波能夠有效克服光纖色散的影響。對這一結(jié)論進(jìn)行了仿真和實驗驗證，采用20GHz本振信號生成了40GHz的光毫米波信號，該光毫米波經(jīng)60km傳輸后的功率代價僅為2dB。 第三，研究了毫米波光纖鏈路中色散對基帶信號碼元波形的影響。揭示了利用光相位調(diào)制器產(chǎn)生雙邊帶、載波抑制雙邊帶光毫米波的光纖傳輸鏈路中，調(diào)制在直流信號、一次諧波和二次諧波上的基帶數(shù)據(jù)信號的碼元波形變化規(guī)律。

4、為了克服色散導(dǎo)致的碼元失真，我們提出了一種新的光毫米波產(chǎn)生及基帶信號調(diào)制方案。該方案只采用載波抑制光毫米波的一個邊帶傳輸基帶數(shù)據(jù)信號，通過該方案提高了毫米波信號的傳輸距離。最后通過仿真和實驗驗證了該方案的可行性。 第四，基于波長重用技術(shù)，提出并實驗研究了兩個新穎的全雙工光纖無線通信方案，成功實現(xiàn)了40km傳輸距離、數(shù)據(jù)速率達(dá)2.5Gbit/s的雙向通信。 第一個方案使用載波抑制光毫米波的一個邊帶傳輸下行數(shù)據(jù)，而另外一個邊

5、帶傳輸至基站作為上行鏈路的光載波使用。該方案不僅產(chǎn)生了2倍于調(diào)制信號頻率的毫米波信號，而且實現(xiàn)了上行鏈路的波長重用。由于采用一個邊帶調(diào)制下行基帶信號，因此該方案還可以有效地克服光纖色散引起的基帶信號碼間干擾問題。第二個方案利用光學(xué)交錯復(fù)用器分離單電極馬赫—曾德爾調(diào)制器產(chǎn)生的雙邊帶光信號的中心載波和上/下邊帶，利用上/下邊帶傳輸下行基帶數(shù)據(jù)，而中心載波作為上行鏈路的光載波實現(xiàn)波長重用。該方案采用了雙邊帶光信號中較高功率的中心載波作為上行鏈

6、路的光載波，從而使光信號的全部功率都得到了合理利用。 第五，研究采用直接調(diào)制激光器產(chǎn)生和傳輸光毫米波信號。提出了采用直接調(diào)制激光器和外部調(diào)制器產(chǎn)生和傳輸載波抑制光毫米波信號的新方案。該方案充分利用了載波抑制光毫米波的抗色散性能和直接調(diào)制激光器的低成本優(yōu)勢。提出了一種基于單一直接調(diào)制激光器的全雙工光纖無線通信方案。該方案在中心站采用本振信號與下行基帶信號的混頻信號驅(qū)動直接調(diào)制激光器產(chǎn)生雙邊帶光信號，在基站將分離上/下邊帶拍頻產(chǎn)生電