光纖無線融合幾個關鍵技術研究.pdf

1、光纖無線融合技術以其結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注和研究。其中的光載無線通信(RoF)技術正是充分結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，滿足不同用戶的特殊需求。多頻毫米波產生、RoF系統(tǒng)結構設計、RoF技術在接入網中的應用是多頻毫米波RoF系統(tǒng)實現(xiàn)及應用的關鍵技術，本文圍繞這些關鍵技術進行了深入研究，分別提出了三種多頻毫米波產生技術，并基于這些技術提出了三種 RoF系統(tǒng)框架：基于馬赫曾德調制器和半導體光放大器(MZM-SOA)多頻毫米波全雙工基站無源RoF系統(tǒng)，基于半導體光放大器偏振復用四波混頻產生多頻毫米波的RoF系統(tǒng)，基于光頻率

3、梳產生多頻毫米波的RoF-PON系統(tǒng)。本文進一步研究了 RoF在云結構無線接入網(C-RAN)中的應用，提出了基于RoF-PON技術有線無線融合的云結構多業(yè)務接入網絡。主要創(chuàng)新工作概況如下：
　　1.研究了基于MZM-SOA多頻毫米波產生技術，設計了基于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，推導了采用MZM得到多個光頻譜分量的過程。系統(tǒng)通過MZM產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，這樣簡化基站結構和縮減基站成本。通過分別對上行鏈路和下行鏈路的構建，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、半導體光放大器偏振復用四波混頻產生多頻毫米波技術，設計了有線無線融合的多頻基站RoF系統(tǒng)。采用SOA中偏振復用四波混頻效應產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，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用四波混頻效應產生光邊帶的不同參數對系統(tǒng)的影響，結果表明系統(tǒng)中 SOA電流在300~400mA范圍內，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.研究了光學頻率梳用于產生多頻毫米波的方法，設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制器和兩個強度調制器級聯(lián)而成，選擇一個合適的峰峰電壓控制相位調制器，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，相比其他毫米波產生方案，光梳產生多個光頻率分量性能更穩(wěn)定，頻率間隔易于控制，基站的設計更為靈活和網絡具有良好的可擴展性。仿真驗證了基于光學頻率梳產生多頻毫米波技術的RoF系統(tǒng)的可行性。
　　4、研究了不同的數據加載方式對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據然后再傳輸到基站后拍頻得到所需信號，第二