光载无线接入系统中光生毫米波技术研究

摘要

光载射频通信(RoF)是一种光纤通信和毫米波通信相结合，利用光纤代替电缆传输毫米波信号的技术。RoF技术采用多个基站共享一个中心站，并且大量简化基站功能以节约成本，是解决下一代宽带无线接入的方案之一。高品质毫米波信号是RoF系统的关键，采用光学方法生成毫米波信号频率高、相位噪声低、结构简单，节约成本，是光载射频通信的关键技术。
　　 本文先介绍了RoF系统的背景和意义，以及在解决建筑物内的无线高速数据传输和无线接入覆盖方面的作用。分析了RoF系统中关键器件的基本原理。对多种光学产生毫米波米的方法进行了总结。
　　 重点分析了用外调制器产生毫米波的方法，包括传统的单边带、双边带、抑制载波调制。分析了MZ调制器实现四倍频、八倍频的理论方法并仿真实现。
　　 对RoF系统的主要参数如链路增益，谐波失真和交调失真进行了探讨。对RoF系统中光纤色散导致的毫米波周期衰落效应和码元缩窄效应进行了理论分析，并仿真验证。
　　 最后提出全双工的RoF系统，中心站采用两个马赫曾德尔调制器串联结构生成的光信号，一部分可在下行链路中产生八倍频的毫米波，另一部分可用作上行链路的激光源，节约了成本。用VPI软件搭建模型，仿真实现20kin光纤下行5G比特秒，上行2G比特/秒的传输。下行链路所生成毫米波信号的抑制比高于并联方式的抑制比，仿真得到误码率曲线，眼图随距离的变化图，以及输出毫米波的抑制比随直流漂移的变化曲线，仿真表明该方案具有较好的传输性能。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 毫米波通信系统

1.3 光载无线(RoF)通信系统

1.4 光载无线(RoF)通信系统的关键技术

1.4.1 光生毫米波技术

1.4.2 全光频率上/下变频

1.4.3 复用技术

1.5 论文主要工作

第二章 RoF系统常用器件

2.1 半导体激光源

2.1.1 半导体激光器发展历程

2.1.2 阀值电流与斜率效率

2.1.3 动态调制特性对RoF系统的影响

2.2 光纤

2.2.1 光纤的基本构造

2.2.2 光纤的分类

2.2.3 光纤的衰减

2.2.4 光纤的色散

2.3 光电调制器

2.3.1 半导体电吸收调制器

2.3.2 铌酸锂调制器

2.4 光电探测器

2.5 其它无源器件

2.5.1 光隔离器与光环形器

2.5.2 光滤波器

第三章 光生毫米波技术

3.1 直接调制

3.2 基于外调制器(MZ)的生成方法

3.2.1 单边带、双边带、抑制载波

3.2.2 MZ实现四倍频

3.3 外差法

3.3.1 外差法原理

3.3.2 基于双波长激光器

3.3.3 光锁频/锁相环法

3.3.4 光注入锁定技术

第四章 RoF系统性能分析

4.1 RoF系统主要参数

4.1.1 RoF系统链路增益

4.1.2 RoF系统的噪声

4.2 非线性失真与动态范围

4.2.1 谐波失真(Harmonic Distortion)

4.2.2.交调失真

4.2.3 动态范围

4.3 色散对双边带和单边带调制的影响

4.3.1 色散对双边带调制的影响

4.3.2 色散对单边带调制的影响

第五章 RoF基于MZ调制器八倍频

5.1 两个MZ并联实现八倍频

5.2 MZ串联实现八倍频

5.2.1 串联实现八倍频原理

5.2.2 方案仿真及性能分析

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

在读期间研究成果