全双工光载无线通信的链路模型研究

摘要

光载无线通信(ROF)技术是应高速大容量无线通信需求而发展起来的将光纤通信和无线通信结合起来的无线接入技术。本文对全双工ROF链路模型进行了深入的研究，完成的主要工作如下:
　　1.研究了ROF中毫米波产生技术的基本原理，重点对外部调制法和光外差法这两种毫米波产生技术作了分析和讨论。同时对光纤的非线性、色散、光源线宽这三个影响ROF系统性能的因素作了介绍，重点是对色散所引起的码元走离现象作了理论推导和详细的分析。
　　2.提出了一个基于双级联马赫曾德尔调制器的全双工光载无线通信链路模型。下行链路采用两个马赫曾德尔调制器级联产生六倍频毫米波;采用单边带调制，有效防止了码元走离现象，提高了传输距离;上行链路复用了下行链路中的一阶光边带以作为上行基带信号的载波，从而无需在基站中额外配置激光源;采用延时零拍法解调，减少了对毫米波本地振荡器的需求，降低了系统的成本。仿真结果表明所提出的全双工模型中，仅用10GHz频率的调制信号就能产生60GHz的毫米波，大大降低了调制信号频率，且下行链路传输距离可达250km，而上行链路传输距离大于300km。
　　3.提出了一个基于光外差法的全双工ROF链路模型，将正交幅度调制(QAM)这种在无线通信中广受欢迎的调制格式应用到全双工ROF系统中，极大地提升了频谱效率，同时由于频谱效率的提升，在一定通信速率要求下，信号的符号率就会降低，从而能减弱色散对信号造成的影响。利用延时零拍法来解调，可以有效减少两独立激光源的发射激光相位不相干所带来的影响，这样就无须引入光锁相环等器件，从而降低系统的复杂度;利用QAM信号调制在其中一个激光上，这样在传输中可以减弱色散所引起的码元走离现象。在光纤中不同的传输距离会导致星座图发生不同程度的偏转，从而影响解调性能，可以发现传输距离与星座图偏转角度之间存在线性关系。通过在接收端设置校准相位，从而使得最终产生的星座图不发生偏转。所提出的方案，最终在下行链路上能传输40km以上，上行链路传输60km以上。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要内容

2 ROF技术的理论基础及影响因素分析

2．1 毫米波的产生

2．1．1 传统的外部调制技术

2．1．2 调制边带法

2．1．3 基于多个调制器产生毫米波

2．1．3 光外差法产生毫米波

2．2 影响因素

2．2．1 色散

2．2．2 光纤非线性

2．2．3 光源线宽

2．3 本章小结

3 基于双级联MZM的全双工ROF链路模型

3．1 全双工ROF链路模型

3．1．1 下行链路光信号的产生

3．1．2 下行链路基站毫米波产生分析

3．1．3 下行链路终端解调

3．1．4 上行链路分析

3．2 数值模拟与结果分析

3．2．1 光边带信号的产生

3．2．2 单边带调制基带信号

3．2．3 下行链路毫米波产生

3．2．4 下行链路传输距离

3．2．5 上行链路传输距离

3．2．6 接收功率的传输影响

3．3 本章小结

4 应用QAM的全双工ROF链路模型

4．1 系统模型

4．1．1 下行链路分析

4．1．2 上行链路分析

4．2 仿真结果

4．3 系统性能分析

4．3．1 下行链路分析

4．3．2 上行链路分析

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 本文所做的主要工作

5．2 下一步工作建议

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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