光纖無(wú)線融合幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、光纖無(wú)線融合技術(shù)以其結(jié)合光纖的超大帶寬和移動(dòng)接入靈活性的特點(diǎn)受到廣泛的關(guān)注和研究。其中的光載無(wú)線通信(RoF)技術(shù)正是充分結(jié)合光纖和高頻無(wú)線電波傳輸特點(diǎn)，通過(guò)光纖傳輸射頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)小干擾、大容量、低成本的射頻信號(hào)有線傳輸和超寬帶無(wú)線接入。
　　本文在傳統(tǒng)的RoF系統(tǒng)基礎(chǔ)上研究了多頻毫米波RoF系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)的RoF系統(tǒng)，多頻毫米波 RoF系統(tǒng)不僅可以為不同的基站提供不同頻段的毫米波，也可以為同一個(gè)基站不同的用戶或業(yè)務(wù)提供不同的毫米

2、波頻段，因此可以支持更多的用戶和業(yè)務(wù)，滿足不同用戶的特殊需求。多頻毫米波產(chǎn)生、RoF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、RoF技術(shù)在接入網(wǎng)中的應(yīng)用是多頻毫米波RoF系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，本文圍繞這些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，分別提出了三種多頻毫米波產(chǎn)生技術(shù)，并基于這些技術(shù)提出了三種 RoF系統(tǒng)框架：基于馬赫曾德調(diào)制器和半導(dǎo)體光放大器(MZM-SOA)多頻毫米波全雙工基站無(wú)源RoF系統(tǒng)，基于半導(dǎo)體光放大器偏振復(fù)用四波混頻產(chǎn)生多頻毫米波的RoF系統(tǒng)，基于光頻率

3、梳產(chǎn)生多頻毫米波的RoF-PON系統(tǒng)。本文進(jìn)一步研究了 RoF在云結(jié)構(gòu)無(wú)線接入網(wǎng)(C-RAN)中的應(yīng)用，提出了基于RoF-PON技術(shù)有線無(wú)線融合的云結(jié)構(gòu)多業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)。主要?jiǎng)?chuàng)新工作概況如下：
　　1.研究了基于MZM-SOA多頻毫米波產(chǎn)生技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于MZM-SOA的全雙工基站無(wú)源RoF系統(tǒng)。理論分析了SOA四波混頻效應(yīng)，推導(dǎo)了采用MZM得到多個(gè)光頻譜分量的過(guò)程。系統(tǒng)通過(guò)MZM產(chǎn)生的多個(gè)光頻譜分量與泵浦光四波混頻獲得多個(gè)光載波，

4、通過(guò)選取不同的光載波組合拍頻得到60GHz附近不同頻段毫米波。搭建了一個(gè)完整的全雙工 RoF系統(tǒng)，基站端上行鏈路采用下行鏈路的泵浦光作為光源，基站端拍頻得到的毫米波作為本振源，這樣簡(jiǎn)化基站結(jié)構(gòu)和縮減基站成本。通過(guò)分別對(duì)上行鏈路和下行鏈路的構(gòu)建，驗(yàn)證了MZM-SOA多頻毫米波RoF系統(tǒng)的可行性。實(shí)驗(yàn)測(cè)量了系統(tǒng)中采用的SOA飽和增益特性具體范圍，并對(duì)MZM-SOA四波混頻輸入光頻譜功率差對(duì)混頻效果的影響進(jìn)行了討論。
　　2.研究了基于

5、半導(dǎo)體光放大器偏振復(fù)用四波混頻產(chǎn)生多頻毫米波技術(shù)，設(shè)計(jì)了有線無(wú)線融合的多頻基站RoF系統(tǒng)。采用SOA中偏振復(fù)用四波混頻效應(yīng)產(chǎn)生的多個(gè)光頻率分量，用于承載有線信號(hào)和無(wú)線信號(hào)。選取不同光頻率分量拍頻得到的60GHz附近多個(gè)毫米波，得到的不同毫米波被分配到不同的基站提供給不同的用戶，同時(shí)也可以分配多個(gè)頻段的毫米波給同一個(gè)基站的不同用戶。該 RoF系統(tǒng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了為基站用戶提供有線信號(hào)接入服務(wù)，以滿足對(duì)有線接入有需求的用戶。為了獲得更好的系統(tǒng)性能

6、，我們?cè)敿?xì)討論了偏振復(fù)用四波混頻效應(yīng)產(chǎn)生光邊帶的不同參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響，結(jié)果表明系統(tǒng)中 SOA電流在300~400mA范圍內(nèi)，SOA輸入光信號(hào)和泵浦光功率差取值為12~14dB時(shí)，系統(tǒng)性能最優(yōu)。仿真驗(yàn)證了該方案的可行性。
　　3.研究了光學(xué)頻率梳用于產(chǎn)生多頻毫米波的方法，設(shè)計(jì)了基于該方法的有線無(wú)線融合的多頻基站RoF-PON系統(tǒng)方案。光梳采用一個(gè)相位調(diào)制器和兩個(gè)強(qiáng)度調(diào)制器級(jí)聯(lián)而成，選擇一個(gè)合適的峰峰電壓控制相位調(diào)制器，得到平坦的光頻

7、率梳，該光頻率梳具有39個(gè)間隔為2GHz光頻率分量。通過(guò)兩兩組合不同的光頻率分量拍頻后可得到60GHz附近的毫米波段，相比其他毫米波產(chǎn)生方案，光梳產(chǎn)生多個(gè)光頻率分量性能更穩(wěn)定，頻率間隔易于控制，基站的設(shè)計(jì)更為靈活和網(wǎng)絡(luò)具有良好的可擴(kuò)展性。仿真驗(yàn)證了基于光學(xué)頻率梳產(chǎn)生多頻毫米波技術(shù)的RoF系統(tǒng)的可行性。
　　4、研究了不同的數(shù)據(jù)加載方式對(duì)RoF系統(tǒng)的影響。第一種方式是給所有光頻率分量加載上數(shù)據(jù)然后再傳輸?shù)交竞笈念l得到所需信號(hào)，第二