光纖無(wú)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(wú)線通信技術(shù)采用光纖鏈路來(lái)傳輸無(wú)線電信號(hào)，有機(jī)結(jié)合了光纖通信的超寬帶、抗電磁干擾以及無(wú)線通信的高度靈活等優(yōu)勢(shì)，無(wú)疑將在未來(lái)寬帶無(wú)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(duì)光纖無(wú)線通信系統(tǒng)中毫米波信號(hào)的光學(xué)產(chǎn)生和傳輸、基于波長(zhǎng)重用技術(shù)的無(wú)光源基站設(shè)計(jì)和全雙工通信的實(shí)現(xiàn)展開(kāi)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?tīng)栒{(diào)制器和馬赫—曾德?tīng)柛缮嫘腿饫w交錯(cuò)復(fù)用器產(chǎn)生光毫米波信號(hào)的新方案，建立了光

2、毫米信號(hào)在色散光纖中傳輸?shù)睦碚撃Ｐ?。分析了調(diào)制信號(hào)頻率與光纖交錯(cuò)復(fù)用器的自由頻譜范圍不匹配問(wèn)題。基于建立的模型，實(shí)驗(yàn)生成40GHz光毫米載波，并利用該毫米載波成功實(shí)現(xiàn)了2.5Gb/s基帶數(shù)據(jù)信號(hào)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(hào)的簡(jiǎn)練通用解析式，該解析式能精確表示任意階高次諧波信號(hào)。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(duì)毫米波信號(hào)以及各次諧波

3、傳輸性能的影響。分析發(fā)現(xiàn)，小信號(hào)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(duì)這一結(jié)論進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用20GHz本振信號(hào)生成了40GHz的光毫米波信號(hào)，該光毫米波經(jīng)60km傳輸后的功率代價(jià)僅為2dB。 第三，研究了毫米波光纖鏈路中色散對(duì)基帶信號(hào)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(hào)、一次諧波和二次諧波上的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)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(hào)調(diào)制方案。該方案只采用載波抑制光毫米波的一個(gè)邊帶傳輸基帶數(shù)據(jù)信號(hào)，通過(guò)該方案提高了毫米波信號(hào)的傳輸距離。最后通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方案的可行性。 第四，基于波長(zhǎng)重用技術(shù)，提出并實(shí)驗(yàn)研究了兩個(gè)新穎的全雙工光纖無(wú)線通信方案，成功實(shí)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(gè)方案使用載波抑制光毫米波的一個(gè)邊帶傳輸下行數(shù)據(jù)，而另外一個(gè)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(hào)頻率的毫米波信號(hào)，而且實(shí)現(xiàn)了上行鏈路的波長(zhǎng)重用。由于采用一個(gè)邊帶調(diào)制下行基帶信號(hào)，因此該方案還可以有效地克服光纖色散引起的基帶信號(hào)碼間干擾問(wèn)題。第二個(gè)方案利用光學(xué)交錯(cuò)復(fù)用器分離單電極馬赫—曾德?tīng)栒{(diào)制器產(chǎn)生的雙邊帶光信號(hào)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(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)重用。該方案采用了雙邊帶光信號(hào)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(hào)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(hào)。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(hào)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(shì)。提出了一種基于單一直接調(diào)制激光器的全雙工光纖無(wú)線通信方案。該方案在中心站采用本振信號(hào)與下行基帶信號(hào)的混頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)直接調(diào)制激光器產(chǎn)生雙邊帶光信號(hào)，在基站將分離上/下邊帶拍頻產(chǎn)生電