数字信号处理辅助的数字RoF系统研究

摘要

Radio over fiber(RoF)以其巨大的传输带宽用于连接移动通信中中心端局的基带处理单元和远端射频头之间的传输，成为国际上面向5G开展的关键热点技术之一。模拟RoF技术是较早被关注并被深入研究的RoF技术。模拟RoF虽然基站简单，但对调制器带宽和线性度要求高，其高频信号受光纤色散影响严重，高频微波器件和光调制器受其非线性影响严重，可适合于短距离和信号带宽大的传输。而数字 RoF,将数模接口从中心局端移动到局端与天线之间，虽增加了基站的处理功能，但数字光纤链路性能稳定，非线性和色散影响小并且便于补偿，适合于长距离高性能传输。因此，数字RoF受到工业界的普遍青睐，本文将研究数字信号处理辅助的数字RoF系统。
　　本文首先介绍了研究RoF系统的基本原理和应用现状，着重对比了模拟RoF链路与数字RoF的优缺点和适用环境，详细介绍了数字RoF系统中的带通采样技术和OFDM调制解调技术。针对数字RoF通信系统原理，使用MATLAB编写了部分编解码和数字信号处理程序，基于OFDM调制解调技术，结合Optisystem软件搭建了一个数字RoF通信系统，并进行了仿真验证，实现了1Gb/s的数字RoF传输系统。并总结数字RoF的系统特性，验证了其在一定动态范围内具有较好的系统性能，符合前期理论研究。然后，针对系统中OFDM调制中高峰均比（PAPR）问题，研究高PAPR的产生机理，给出一种利用CAZAC序列实现低复杂度的 PAPR抑制技术，仿真结果证明能有效降低了系统的 PAPR，从而减小了系统的非线性效应，降低了系统的误码率。基于 OOK信号直接检测偏振复用系统中的数字信号处理偏振解复用算法，搭建了两路数字RoF偏振正交复用的系统，在接收端采用简化的斯托克斯光强度检测的方法，给出一种偏振解复用算法实现偏振解复用，无需偏振跟踪电路。仿真结果证实，系统容量提高了一倍。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 RoF技术的发展历程和应用状况

1.3 本文的主要工作和篇章结构

第二章 数字RoF基本原理与关键技术

2.1 RoF基本原理及性能比较

2.2 OFDM-RoF及关键技术简介

2.3 本章小结

第三章 数字RoF系统实现

3.1 数字RoF系统构建

3.2 数字RoF系统仿真

3.3 数字RoF系统实验结果分析

3.4 光纤长度对系统的影响

3.5 解码取值位置对系统性能的影响

3.6 色散补偿光纤的使用

3.7 本章小结

第四章 系统峰均比特性研究

4.1 系统PAPR内容阐述

4.2 传统PAPR抑制技术

4.3 基于CAZAC序列的降低PAPR技术

4.4 实验结果及分析

4.5 本章小结

第五章 偏振复用系统研究

5.1 偏振复用系统基本概念

5.2 偏振复用实现

5.3 基于Stokes矢量的偏振解复用

5.4 基于简化Stokes矢量的偏振解复用

5.5 90°正交偏振复用系统实现

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 展望

参考文献

附录一

附录二

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果