光纖無線融合幾個關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、光纖無線融合技術(shù)以其結(jié)合光纖的超大帶寬和移動接入靈活性的特點受到廣泛的關(guān)注和研究。其中的光載無線通信(RoF)技術(shù)正是充分結(jié)合光纖和高頻無線電波傳輸特點，通過光纖傳輸射頻信號，實現(xiàn)小干擾、大容量、低成本的射頻信號有線傳輸和超寬帶無線接入。
　　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、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)。本文進一步研究了 RoF在云結(jié)構(gòu)無線接入網(wǎng)(C-RAN)中的應(yīng)用，提出了基于RoF-PON技術(shù)有線無線融合的云結(jié)構(gòu)多業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)。主要創(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)計了基于MZM-SOA的全雙工基站無源RoF系統(tǒng)。理論分析了SOA四波混頻效應(yīng)，推導(dǎo)了采用MZM得到多個光頻譜分量的過程。系統(tǒng)通過MZM產(chǎn)生的多個光頻譜分量與泵浦光四波混頻獲得多個光載波，

4、通過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，這樣簡化基站結(jié)構(gòu)和縮減基站成本。通過分別對上行鏈路和下行鏈路的構(gòu)建，驗證了MZM-SOA多頻毫米波RoF系統(tǒng)的可行性。實驗測量了系統(tǒng)中采用的SOA飽和增益特性具體范圍，并對MZM-SOA四波混頻輸入光頻譜功率差對混頻效果的影響進行了討論。
　　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)計了有線無線融合的多頻基站RoF系統(tǒng)。采用SOA中偏振復(fù)用四波混頻效應(yīng)產(chǎn)生的多個光頻率分量，用于承載有線信號和無線信號。選取不同光頻率分量拍頻得到的60GHz附近多個毫米波，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，同時也可以分配多個頻段的毫米波給同一個基站的不同用戶。該 RoF系統(tǒng)同時實現(xiàn)了為基站用戶提供有線信號接入服務(wù)，以滿足對有線接入有需求的用戶。為了獲得更好的系統(tǒng)性能

6、，我們詳細討論了偏振復(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輸入光信號和泵浦光功率差取值為12~14dB時，系統(tǒng)性能最優(yōu)。仿真驗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)計了基于該方法的有線無線融合的多頻基站RoF-PON系統(tǒng)方案。光梳采用一個相位調(diào)制器和兩個強度調(diào)制器級聯(lián)而成，選擇一個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個間隔為2GHz光頻率分量。通過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)計更為靈活和網(wǎng)絡(luò)具有良好的可擴展性。仿真驗證了基于光學(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，第二