基于多调制器结构抗色散OFDM-RoF系统的设计与实现

摘要

光载无线通信(RoF）技术是一种结合了光纤通信和无线通信的新兴技术。RoF技术利用光纤作为中心站与基站的连接链路，实现了毫米波射频信号的远距离传输，是人们利用毫米波波段频谱资源的一种有效的解决方案。
　　然而，在 RoF系统的光纤链路中有着许多不同成分的光信号同时传输，这些光信号互相影响，产生了光纤色散效应。光纤色散效应对毫米波射频信号以及加载在它上面的基带信息码元造成了影响，色散效应明显时，会造成毫米波信号功率降低以及基带码元畸变，严重影响了 RoF系统的传输性能。中外很多文献提出了各种各样的结构用于减轻光纤色散效应的影响，但是这些结构有的增加了系统的成本和复杂度、有的调制效率和产生的毫米波信号功率较低，在实际中的应用都有一定的不足。
　　本文使用多调制器结构产生毫米波信号，这种基于多调制器结构的RoF系统具有发射机结构简单、产生的毫米波信号功率高、在不改变系统结构组成的情况下在同一系统能够同时产生多种高倍频毫米波信号等优点。根据光纤色散效应与无线通信系统中的多径效应的相似性，我们考虑使用正交频分复用(OFDM）技术来克服光纤色散带来的码间干扰。通过数学分析，总结光纤色散对基于多调制器结构的 RoF系统的影响，并给出补偿方案。通过搭建基于多调制器结构的 OFDM-RoF系统，对其传输性能进行分析。
　　本文首先介绍了基于多调制器结构的 RoF系统的数学模型，为以数学推导的方法分析色散对系统的影响打下基础，并总结了该 RoF系统优于传统的 RoF系统的三个特点；接着介绍了 OFDM的几项关键技术，阐述了OFDM如何降低码间干扰的影响，并类比多径效应及色散效应的相似性，评估将 OFDM引入 RoF系统克服码间干扰的可行性；然后本文将色散效应对 RoF系统的影响进行了数学推导，发现色散效应导致传输信号出现了功率周期性衰落和码间干扰现象，并通过进一步的分析，各自给出了补偿方案；随后，本文利用 Optisystem和 Matlab软件实现了联合仿真，搭建了基于多调制器结构的 OFDM-RoF系统，并对该系统进行传输性能分析。我们发现，进行了功率周期性衰落补偿及引入 OFDM技术克服码间干扰后的RoF系统的传输性能明显上升，经过改进的多调制器结构 RoF系统实现了高倍频毫米波信号的长距离传输；最后，对本文的工作进行了总结，并给出了下一步研究的方向。

目录

第一章 绪论

1.1 本课题的研究背景

1.2 OFDM-RoF 系统的国内外研究现状

1.3 论文的工作介绍

第二章 基于多调制器结构的 RoF系统

2.1 基于多调制器结构的 RoF系统原理[16]

2.2 基于多调制器结构的 RoF系统的优点

2.3 本章小结

第三章 OFDM技术的基本原理

3.1 OFDM系统简介

3.2 OFDM的关键技术

3.3 本章小结

第四章 光纤色散对多调制器结构 RoF系统的影响

4.1光纤色散导致的功率周期性衰落现象

4.2 光纤色散导致的码间干扰

4.3 本章小结

第五章 基于多调制器结构的 OFDM-RoF系统的设计与实现

5.1 Optisystem 中 Matlab组件的应用

5.2 OFDM的 Matlab实现

5.3 基于多调制器结构的 OFDM-RoF系统性能分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文及专利

致谢