光外差RoF下行链路调制与检测技术研究
发布时间：2021-08-02 01:34
光载无线（RoF）通信系统融合了光纤和无线两种通信系统各自的优点,既具有高带宽、低损耗、抗电磁干扰等特性,又支持随时随地便携式接入,因此,RoF系统在光纤无线接入网、物联网等领域具有广阔的应用前景。基于光外差技术的RoF系统在射频信号的产生以及系统的可调谐性、可扩展性方面展现了独特的优势,引起学者们广泛的研究。通常来说,在RoF系统中,下行链路比上行链路要求更大的带宽和更高的通信速率,因此,如何构建RoF下行链路以提供更出色的性能显得尤为重要。光外差RoF下行链路当前正面临着传输距离、系统成本、系统容量和系统能效等几个方面的挑战。为了应对这些挑战,本文基于光外差RoF下行链路,研究了不同的调制和检测技术,重点围绕单边带调制、基于单个双驱动马赫–曾德尔调制器（DD-MZM）的光正交调制和解调以及基于抑制载波的功率探测等关键技术,进行了深入的理论分析、仿真和实验研究。本论文的主要研究内容和创新工作如下:1.光外差RoF链路单边带调制技术研究针对光外差RoF链路,建立了单边带调制理论模型。在DD-MZM和基于MZM的IQ调制器的基础上,研究了三种单边带调制方案,详细分析了各自的优缺点。此外,...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
一种基于RoF链路的智能通信网络[18]
第二章光外差RoF链路单边带调制技术研究37略。虽然在光纤传输情况下，色散效应会加剧SSBI[156]，但是从这里的结果来看，对于5Gbaud16-QAM信号传输100km光纤的情况来说，整体SSBI对系统性能的影响依然有限。因此，当采用推推模式IQ-MZM单边带调制方案（或DD-MZM单边带调制方案）时，SSBI影响较小因此接收端无需采用SSBI消除技术。图2-15推推模式和推挽模式IQ-MZM两种单边带调制方案误比特率随接收光功率变化曲线。右侧插图(a)~(d)分别是标注的对应点处16-QAM信号的星座图另一方面，对于推挽模式IQ-MZM单边带调制方案，从式（2-24）可知SSBI对系统性能的影响不可忽略。从图2-15中可以观察到，在采用KK算法消除SSBI后，误比特率基底从不采用KK算法的1×102降低到1×105左右，有近三个数量级的改进，图2-15插图(c)和(d)的星座图直观地展示了KK算法带来的性能改善。对比这两种IQ-MZM单边带调制方案，在采用KK算法消除SSBI后，在7%开销硬判决前向纠错（HardDecisionForwardErrorCorrection,HD-FEC）阈值下（对应的误比特率为3.8×103），推挽模式性能明显胜过推推模式，它能把该阈值下最低要求的接收光功率降低约5dB。接收机灵敏度的改善主要有两方面原因：其一是较低的最优CSPR提高了系统对AWGN的容忍度；其二是KK算法有效地消除了较低的CSPR带来的较大的SSBI。2.3.3不同单边带调制方案的成本及复杂度分析评估一个方案的优劣，两个重要的因素便是其成本和复杂度。在成本上，由于DD-MZM仅用到一个MZM，相对于需要两个MZM和一个移相器的IQ-MZM来说，调制器成本可以减少一半以上。因此，DD-MZM单边带调制方案比两种IQ-MZM单边带调制方案具有更低的成本。而在操作复杂度上，推推模式IQ-MZM单边带调制方案相对于另外两种方案来说具有较宽的直流漂移?
电子科技大学博士学位论文50位噪声的补偿。这一点也可以通过图3-9的插图得到证实，插图(a)、(b)和(c)分别展示了接收光功率为-34dBm处三种方案接收端解调后QPSK信号的星座图。在无RFP补偿相位噪声时，星座图中QPSK各星座点由于相位噪声导致的旋转而形成一个圈，当采用任一种RFP相位噪声补偿方案后，星座图中呈现了清晰的星座团点。相对来说，改进的RFP-CSM相位噪声补偿方案要胜过传统的RFP-CWM相位噪声补偿方案，主要归因于前者不受二阶NLD影响以及更少的带内噪声。在7%HD-FEC阈值条件下，RFP-CSM方案相对于RFP-CWM方案能把最低要求的接收光功率降低约1.2dB。图3-9采用和不采用RFP相位噪声补偿方案误比特率性能对比。插图(a)~(c)分别是标注的对应点处QPSK信号的星座图以上结果表明，在基于DD-MZM单边带调制的光外差RoF链路中，相对于传统的RFP-CWM相位噪声补偿技术，提出的RFP-CSM相位噪声补偿技术能够提供更高的频谱效率和更好的系统性能。为了进一步研究提出的RFP-CSM相位噪声补偿技术对信号调制格式的兼容性和对激光器相位噪声的容忍性，在两种不同线宽本振激光器的情况下，分别给出了1.25GbpsQPSK、2.5Gbps16-QAM和3.75Gbps64-QAM三种信号调制格式的误比特率与接收光功率关系曲线，结果如图3-10所
【参考文献】：
期刊论文
[1]FDD-LTE上行速率的提升参数[J]. 张霖. 电子技术与软件工程. 2017(20)
[2]4×4 multiple-input multiple-output coherent microwave photonic link with optical independent sideband and optical orthogonal modulation[J]. Xiang Chen,Jianping Yao. Chinese Optics Letters. 2017(01)
[3]光载无线电核心技术研究进展[J]. 罗飚,王任凡,胡海,李灯熬,赵菊敏. 科技导报. 2016(16)
[4]动态可重构的智能光载无线接入技术[J]. 田慧平,徐坤,纪越峰. 中兴通讯技术. 2012(05)
[5]光载无线通信技术的发展与应用前景[J]. 余建国,龚珉杰,张明. 中兴通讯技术. 2009(03)
[6]RoF技术分析及其应用[J]. 黄嘉明,陈舜儿,刘伟平,黄红斌. 光纤与电缆及其应用技术. 2007(02)
[7]应用ROF技术的未来通信小区（本期优秀论文）[J]. 喻莉,于晖. 光通信技术. 2006(10)
[8]RoF技术在无线接入网络中的应用[J]. 曹培炎. 光通信技术. 2005(10)
博士论文
[1]基于铌酸锂调制器的微波光子信号处理技术与毫米波频段ROF系统设计[D]. 李建强.北京邮电大学 2009
本文编号：3316619
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
一种基于RoF链路的智能通信网络[18]
第二章光外差RoF链路单边带调制技术研究37略。虽然在光纤传输情况下，色散效应会加剧SSBI[156]，但是从这里的结果来看，对于5Gbaud16-QAM信号传输100km光纤的情况来说，整体SSBI对系统性能的影响依然有限。因此，当采用推推模式IQ-MZM单边带调制方案（或DD-MZM单边带调制方案）时，SSBI影响较小因此接收端无需采用SSBI消除技术。图2-15推推模式和推挽模式IQ-MZM两种单边带调制方案误比特率随接收光功率变化曲线。右侧插图(a)~(d)分别是标注的对应点处16-QAM信号的星座图另一方面，对于推挽模式IQ-MZM单边带调制方案，从式（2-24）可知SSBI对系统性能的影响不可忽略。从图2-15中可以观察到，在采用KK算法消除SSBI后，误比特率基底从不采用KK算法的1×102降低到1×105左右，有近三个数量级的改进，图2-15插图(c)和(d)的星座图直观地展示了KK算法带来的性能改善。对比这两种IQ-MZM单边带调制方案，在采用KK算法消除SSBI后，在7%开销硬判决前向纠错（HardDecisionForwardErrorCorrection,HD-FEC）阈值下（对应的误比特率为3.8×103），推挽模式性能明显胜过推推模式，它能把该阈值下最低要求的接收光功率降低约5dB。接收机灵敏度的改善主要有两方面原因：其一是较低的最优CSPR提高了系统对AWGN的容忍度；其二是KK算法有效地消除了较低的CSPR带来的较大的SSBI。2.3.3不同单边带调制方案的成本及复杂度分析评估一个方案的优劣，两个重要的因素便是其成本和复杂度。在成本上，由于DD-MZM仅用到一个MZM，相对于需要两个MZM和一个移相器的IQ-MZM来说，调制器成本可以减少一半以上。因此，DD-MZM单边带调制方案比两种IQ-MZM单边带调制方案具有更低的成本。而在操作复杂度上，推推模式IQ-MZM单边带调制方案相对于另外两种方案来说具有较宽的直流漂移?
电子科技大学博士学位论文50位噪声的补偿。这一点也可以通过图3-9的插图得到证实，插图(a)、(b)和(c)分别展示了接收光功率为-34dBm处三种方案接收端解调后QPSK信号的星座图。在无RFP补偿相位噪声时，星座图中QPSK各星座点由于相位噪声导致的旋转而形成一个圈，当采用任一种RFP相位噪声补偿方案后，星座图中呈现了清晰的星座团点。相对来说，改进的RFP-CSM相位噪声补偿方案要胜过传统的RFP-CWM相位噪声补偿方案，主要归因于前者不受二阶NLD影响以及更少的带内噪声。在7%HD-FEC阈值条件下，RFP-CSM方案相对于RFP-CWM方案能把最低要求的接收光功率降低约1.2dB。图3-9采用和不采用RFP相位噪声补偿方案误比特率性能对比。插图(a)~(c)分别是标注的对应点处QPSK信号的星座图以上结果表明，在基于DD-MZM单边带调制的光外差RoF链路中，相对于传统的RFP-CWM相位噪声补偿技术，提出的RFP-CSM相位噪声补偿技术能够提供更高的频谱效率和更好的系统性能。为了进一步研究提出的RFP-CSM相位噪声补偿技术对信号调制格式的兼容性和对激光器相位噪声的容忍性，在两种不同线宽本振激光器的情况下，分别给出了1.25GbpsQPSK、2.5Gbps16-QAM和3.75Gbps64-QAM三种信号调制格式的误比特率与接收光功率关系曲线，结果如图3-10所
【参考文献】：
期刊论文
[1]FDD-LTE上行速率的提升参数[J]. 张霖. 电子技术与软件工程. 2017(20)
[2]4×4 multiple-input multiple-output coherent microwave photonic link with optical independent sideband and optical orthogonal modulation[J]. Xiang Chen,Jianping Yao. Chinese Optics Letters. 2017(01)
[3]光载无线电核心技术研究进展[J]. 罗飚,王任凡,胡海,李灯熬,赵菊敏. 科技导报. 2016(16)
[4]动态可重构的智能光载无线接入技术[J]. 田慧平,徐坤,纪越峰. 中兴通讯技术. 2012(05)
[5]光载无线通信技术的发展与应用前景[J]. 余建国,龚珉杰,张明. 中兴通讯技术. 2009(03)
[6]RoF技术分析及其应用[J]. 黄嘉明,陈舜儿,刘伟平,黄红斌. 光纤与电缆及其应用技术. 2007(02)
[7]应用ROF技术的未来通信小区（本期优秀论文）[J]. 喻莉,于晖. 光通信技术. 2006(10)
[8]RoF技术在无线接入网络中的应用[J]. 曹培炎. 光通信技术. 2005(10)
博士论文
[1]基于铌酸锂调制器的微波光子信号处理技术与毫米波频段ROF系统设计[D]. 李建强.北京邮电大学 2009
本文编号：3316619
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