光纤无线融合几个关键技术研究

发布时间：2017-10-16 16:01

  本文关键词：光纤无线融合几个关键技术研究

  更多相关文章： 有线无线融合 光接入网 光载无线通信 四波混频 偏振复用 光梳生成器 半导体光放大器

【摘要】：光纤无线融合技术以其结合光纤的超大带宽和移动接入灵活性的特点受到广泛的关注和研究。其中的光载无线通信(RoF)技术正是充分结合光纤和高频无线电波传输特点,通过光纤传输射频信号,实现小干扰、大容量、低成本的射频信号有线传输和超宽带无线接入。本文在传统的RoF系统基础上研究了多频毫米波RoF系统,相比传统的RoF系统,多频毫米波RoF系统不仅可以为不同的基站提供不同频段的毫米波,也可以为同一个基站不同的用户或业务提供不同的毫米波频段,因此可以支持更多的用户和业务,满足不同用户的特殊需求。多频毫米波产生、RoF系统结构设计、RoF技术在接入网中的应用是多频毫米波RoF系统实现及应用的关键技术,本文围绕这些关键技术进行了深入研究,分别提出了三种多频毫米波产生技术,并基于这些技术提出了三种RoF系统框架:基于马赫曾德调制器和半导体光放大器(MZM-SOA)多频毫米波全双工基站无源RoF系统,基于半导体光放大器偏振复用四波混频产生多频毫米波的RoF系统,基于光频率梳产生多频毫米波的RoF-PON系统。本文进一步研究了RoF在云结构无线接入网(C-RAN)中的应用,提出了基于RoF-PON技术有线无线融合的云结构多业务接入网络。主要创新工作概况如下:1.研究了基于MZM-SOA多频毫米波产生技术,设计了基于MZM-SOA的全双工基站无源RoF系统。理论分析了SOA四波混频效应,推导了采用MZM得到多个光频谱分量的过程。系统通过MZM产生的多个光频谱分量与泵浦光四波混频获得多个光载波,通过选取不同的光载波组合拍频得到60GHz附近不同频段毫米波。搭建了一个完整的全双工RoF系统,基站端上行链路采用下行链路的泵浦光作为光源,基站端拍频得到的毫米波作为本振源,这样简化基站结构和缩减基站成本。通过分别对上行链路和下行链路的构建,验证了MZM-SOA多频毫米波RoF系统的可行性。实验测量了系统中采用的SOA饱和增益特性具体范围,并对MZM-SOA四波混频输入光频谱功率差对混频效果的影响进行了讨论。2.研究了基于半导体光放大器偏振复用四波混频产生多频毫米波技术,设计了有线无线融合的多频基站RoF系统。采用SOA中偏振复用四波混频效应产生的多个光频率分量,用于承载有线信号和无线信号。选取不同光频率分量拍频得到的60GHz附近多个毫米波,得到的不同毫米波被分配到不同的基站提供给不同的用户,同时也可以分配多个频段的毫米波给同一个基站的不同用户。该RoF系统同时实现了为基站用户提供有线信号接入服务,以满足对有线接入有需求的用户。为了获得更好的系统性能,我们详细讨论了偏振复用四波混频效应产生光边带的不同参数对系统的影响,结果表明系统中SOA电流在300~400mA范围内,SOA输入光信号和泵浦光功率差取值为12~14dB时,系统性能最优。仿真验证了该方案的可行性。3.研究了光学频率梳用于产生多频毫米波的方法,设计了基于该方法的有线无线融合的多频基站RoF-PON系统方案。光梳采用一个相位调制器和两个强度调制器级联而成,选择一个合适的峰峰电压控制相位调制器,得到平坦的光频率梳,该光频率梳具有39个间隔为2GHz光频率分量。通过两两组合不同的光频率分量拍频后可得到60GHz附近的毫米波段,相比其他毫米波产生方案,光梳产生多个光频率分量性能更稳定,频率间隔易于控制,基站的设计更为灵活和网络具有良好的可扩展性。仿真验证了基于光学频率梳产生多频毫米波技术的RoF系统的可行性。4、研究了不同的数据加载方式对RoF系统的影响。第一种方式是给所有光频率分量加载上数据然后再传输到基站后拍频得到所需信号,第二种方式是给部分信号加载上数据,然后在基站和没有加载数据的光边带进行拍频得到所需信号。仿真验证了第二种数据加载方式具有更好的系统性能。5.提出了基于RoF技术的多业务云结构有线无线接入网系统。该系统中心站产生的多个光频率分量上分别调制有线信号,射频信号,WiFi和WiMAX信号,这些调制后的光频率分量到达基站后进行拍频或者解调,实现一个基站内多业务的融合。
【关键词】：有线无线融合 光接入网 光载无线通信 四波混频 偏振复用 光梳生成器 半导体光放大器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.11
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 第一章 绪论15-35
• 1.1 论文的研究背景15-18
• 1.2 RoF宽带接入技术概述及应用18-23
• 1.2.1 RoF系统的基本原理18-19
• 1.2.2 RoF系统的研究现状19-21
• 1.2.3 RoF的发展前景及应用21-23
• 1.3 多频毫米波ROF系统实现的关键技术23-29
• 1.3.1 多频毫米波 RoF 系统的应用23-24
• 1.3.2 多频毫米波的光学生成技术24-25
• 1.3.3 RoF 系统中复用技术25-27
• 1.3.4 RoF 系统结构设计27-29
• 1.4 云小区有线无线接入网络系统29-33
• 1.4.1 未来无线接入网络系统发展29-32
• 1.4.2 云小区无线接入网络系统的研究热点32-33
• 1.5 论文的研究意义及论文的工作安排33-35
• 第二章 基于MZM-SOA的多频基站ROF系统35-52
• 2.1 本章引论35-36
• 2.2 系统设计原理及理论分析36-42
• 2.2.1 基于MZM-SOA的多频毫米波系统设计36-37
• 2.2.2 中心局端多频毫米波产生与处理37-41
• 2.2.3 基站端多频毫米波处理41-42
• 2.3 系统验证及结果分析42-46
• 2.3.1 下行链路构建42-45
• 2.3.2 上行链路构建45
• 2.3.3 验证结果与讨论45-46
• 2.4 实验分析与讨论46-51
• 2.5 本章小结51-52
• 第三章 基于SOA中偏振复用四波混频效应的多频基站ROF系统52-69
• 3.1 本章引论52-53
• 3.2 系统设计原理理论分析53-57
• 3.3 光纤链路色散效应对调制格式的影响分析57-61
• 3.4 仿真验证及参数讨论61-68
• 3.4.1 仿真平台构建61-63
• 3.4.2 系统最优参数获取63-67
• 3.4.3 仿真结果与讨论67-68
• 3.5 本章小结68-69
• 第四章 基于可扩展光梳的多频基站ROF-PON系统69-87
• 4.1 本章引论69-70
• 4.2 基本原理介绍及相关理论分析70-73
• 4.2.1 光梳生成器原理70-73
• 4.2.2 基于光学频率梳的RoF-PON系统73
• 4.3 不同数据加载模式下系统对光纤链路色散效应鲁棒性的研究73-75
• 4.4 系统构建及参数讨论75-78
• 4.4.1 系统平台构建75-76
• 4.4.2 光梳平坦度研究76-78
• 4.5 仿真验证及结果讨论78-85
• 4.5.1 不同数据加载方式仿真结果与讨论78-82
• 4.5.2 PON系统验证与结果讨论82-85
• 4.6 本章小结85-87
• 第五章 基于ROF技术的云结构有线无线宽带接入系统87-101
• 5.1 本章引论87-88
• 5.2 多业务融合88-89
• 5.3 C-RAN结构与频谱效率研究89-94
• 5.3.1 C-RAN结构89-90
• 5.3.2 基于C-RAN结构的频谱效率研究及仿真分析90-94
• 5.4 基于光梳的光纤无线融合C-RAN结构94-96
• 5.5 仿真验证与结果讨论96-100
• 5.6 本章小结100-101
• 第六章 总结与展望101-104
• 6.1 论文总结101-102
• 6.2 未来工作展望102-104
• 致谢104-105
• 参考文献105-117
• 攻博期间取得的研究成果117-118

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本文编号：1043573