基于偏振复用和相干检测技术的RoF-WDN-PON系统研究

摘要

随着信息化时代的飞速发展，越来越多的新型多媒体业务不断涌现，通信网络对传输带宽的需求日益增大，对无线和有线接入网的性能提升越来越迫切。光载无线通信(Radio over Fiber,RoF)技术，结合了光纤通信和无线通信两种技术的优点，是无线接入网发展的主流趋势。作为有线接入网的一种，波分复用无源光网络(Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network，WDM-PON)具有带宽利用率高、网络覆盖范围大以及管理和维护成本低等多方面优点，在有线接入网的未来发展中有着巨大的潜力。将RoF技术与WDM-PON技术相结合，可以使有线和无线接入业务整合到同一个网络系统中，整体提升接入网的传输性能，满足用户的多样化业务需求。此融合系统在未来通信领域有着良好的发展前景。
　　本论文主要针对RoF-WDM-PON有线和无线融合接入系统进行了深入的研究，首先分别对RoF系统和WDM-PON系统中的基本原理和关键技术进行研究，理论推导了光调制器以及基于外调制技术产生光载毫米波的工作原理，对几种无色光网络单元(Optical Network Unit，ONU)技术进行比较。提出RoF与WDM-PON系统有线信号和无线信号融合理论和组网方案。
　　其次对偏振复用技术、相干检测技术和载波重利用技术进行研究，提出一种基于马赫增德尔调制器(Mach-Zehnder Modulator,MZM)偏振依赖调制特性的全双工RoF系统，通过对MZM输入光载波的偏振态的调节，使两个偏振方向分别调制射频信号和数据信号，在基站使用外差检测技术实现毫米波的产生，使用波长重利用进行上行传输，简化了基站结构。对所提出的RoF链路进行了仿真实验分析，验证了其可行性。
　　最后提出一种基于偏振复用和相干检测技术的全双工RoF-WDM-PON系统，本方案下行的传输发送端使用一种集成调制器件:双偏振DPMZM，该器件可以在内部完成偏振复用过程，使有线和无线信号通过偏振复用融合在一条光纤中传输，且有线信号和无线信号分别由不同的信号源提供，可以满足不同用户的个性化需求。在系统的ONU端使用光滤波器将下行无线信号的中心光载波提取出来用于上行有线和无线信号的传输，避免了额外激光源的引入。此外，上下行信号采用相干检测接收，提升了接收性能。通过对该系统仿真链路搭建，验证了系统方案的可行性，并对系统的性能进行了进一步分析。

目录

声明

致谢

摘要

1．1论文研究背景

1．2 RoF技术简介

1．3 PON技术简介

1．4论文内容及结构安排

2 RoF与WDM-PON融合系统的关键技术研究

2．1 RoF系统关键技术

2．1．1 RoF系统结构及基本原理

2．1．2光调制器工作原理

2．1．3 RoF系统中光载毫米波的产生方法

2．2 WDM-PON系统关键技术

2．2．1波分复用技术

2．2．2 WDM-PON技术工作原理

2．2．3 无色ONU技术

2．3 RoF与WDM-PON融合系统研究

2．3．1 有线和无线融合接入系统研究现状

2．3．2 RoF-WDM-PON系统融合理论

2．3．3 RoF-WDM-PON系统融合方案的选择

2．4本章小结

3基于MZM偏振依赖调制特性的RoF系统研究

3．1偏振复用技术

3．2相干检测技术

3．2．1 相干检测基本原理

3．2．2相干检测分类

3．3．3相干检测的优势

3．2载波重利用技术

3．3 基于MZM偏振依赖调制特性的RoF系统研究

3．3．1系统方案设计

3．3．2仿真链路搭建与实验分析

3．4本章小结

4基于偏振复用和相干检测技术的RoF-WDM-PON系统研究

4．1系统方案设计

4．1．1调制器的选择

4．1．2系统组网架构

4．2仿真链路搭建

4．3仿真结果分析

4．4本章小结

5总结与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士／博士学位期间取得的研究成果

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