先進光接入網(wǎng)中損傷補償及組網(wǎng)研究.pdf

1、信息化深刻改變了人們的生活方式。我們正處在一個信息爆炸式增長的社會，全球信息流量成指數(shù)增長。以多媒體內容為主的IPTV、高清晰電視、移動多媒體、視頻流媒體等新業(yè)務的不斷涌現(xiàn)，促使人們的通信需求急劇增長，尤其是接入便捷的無線通信需求。我們可以清楚的看到通信領域的兩個趨勢，1）全球IP數(shù)據(jù)流量的快速增長已經(jīng)并將在未來一段時間對作為基礎承載網(wǎng)絡的光接入網(wǎng)提出更高要求;2）移動數(shù)據(jù)流量已經(jīng)占據(jù)所有通信流量的主體部分，并將進一步影響未來網(wǎng)絡布局尤

2、其是光接入網(wǎng)的布局。在本論文中，我們將立足于上述兩點，對兩項核心技術進行深入探討，即基于正交頻分復用的無源光網(wǎng)絡(OFDM-PON)技術和適合移動數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓廨d無線技術（radio-over-fiber，ROF）。本論文將主要探討:1）基于強度調制-直接檢測(IM-DD)架構的OFDM-PON系統(tǒng)的物理損傷以及數(shù)字信號處理補償算法;2）OFDM-ROF系統(tǒng)的物理損傷以及相應的補償方法;3）面向未來應用的低成本有線-無線服務混合的組網(wǎng)技術

3、。本論文的主要研究內容與創(chuàng)新點如下:
　　首先，我們探討了基于IM-DD架構的OFDM-PON系統(tǒng)的物理損傷以及針對這些物理損傷所提出的相應數(shù)字信號處理補償算法。我們首先介紹基于強度調制-直接檢測傳輸系統(tǒng)的OFDM-PON架構及其技術優(yōu)勢。我們建立了相應的理論模型以及分析該系統(tǒng)中物理損傷，主要是色散所致頻率（選擇性）衰減和子載波互拍噪聲。在此基礎上，筆者首次提出采用數(shù)字信號處理免疫物理損傷以避免使用頻率保護間隔的思想?；谶@一思想

4、，系統(tǒng)傳輸容量可以提高一倍。相關成果第一作者發(fā)表在光通信頂級期刊IEEEPhotonicsTechnologyLetters上，單篇引用次數(shù)達到20次(webofscience，2014年5月)。加拿大著名光傳輸專家DavidV.Plant教授等將本文作為一類解決方案的代表予以總結(OpticsExpress，Vol.21，Issue13，pp.15237-15246(2013))。澳大利亞墨爾本大學學者Ampalavanapillai

5、Nirmalathas教授等則也將該論文作為基于數(shù)字信號處理方法進行處理的典型予以提及。此外，我們創(chuàng)造性地將從調制、估計以及信道編碼等方面提出三種新穎的數(shù)字信號處理算法以補償該系統(tǒng)的物理損傷。實驗結果均驗證了相應算法的有效性，相關成果發(fā)表在多篇SCI期刊上。
　　其次，我們探討了OFDM-ROF系統(tǒng)中的物理損傷以及相應的數(shù)字信號處理補償算法。我們對基于外部調制器的直接檢測OFDM-ROF系統(tǒng)進行理論分析和數(shù)值模擬分析，重點討論該系

6、統(tǒng)中存在的色散所致頻率（選擇性）衰減和子載波互拍噪聲。該理論模型由筆者首次提出并被廣泛引用?；诖四Ｐ?，我們創(chuàng)新性地提出可以采用數(shù)字信號處理方法抑制相應損傷，并從調制和信道編碼等方面提出兩種數(shù)字信號處理補償算法。實驗結果均驗證了相應算法的有效性。相關成果研究以特邀論文(invitedpaper)形式，第一作者發(fā)表于光通信頂級期刊JournalofLightwaveTechnology上。該論文發(fā)表后引用達到28次（webofscienc

7、e，2014年5月）。澳大利亞ROF領域專家ChristinaLim教授等將該成果作為最新的OFDM-ROF的研究成果之一予以總結(IEEEJLT,vol.32，no.2，2014)。后續(xù)研究于2012年第一作者發(fā)表在IEEEJournalofOpticalCommunicationsandNetworking上，被引5次（webofscience，2014年5月）。
　　第三，我們探討了適合寬帶信號傳輸?shù)姆崔D單邊帶調制技術。反轉

8、調制單邊帶方法由筆者首次提出，其結構不類似于目前已經(jīng)提出來的其他單邊帶結構。其結構簡單，不需要使用電混頻器，且能提供二倍頻的單邊帶調制。接著，我們在60GHz的ROF系統(tǒng)中實驗驗證了該調制方式。為深入了解該調制方式，我們對這一全新的調制方式建立理論模型并通過數(shù)值模擬對其定量分析。相應的實驗結果于2012年發(fā)表在IEEEPhotonicsTechnologyLetters上，目前已被引用9次(webofscience，2014年5月)。更

9、為深入的理論建模和定量分析結果于2013年底在SCI一區(qū)頂級期刊JournalselectedAreasinCommunications(JSAC)上發(fā)表相關成果，發(fā)表后的三個月即被光學頂級期刊OpticsLetters引用(OpticsLetters，vol.39,no.6,pp.1561-1564,2014)。
　　最后，我們探討了面向未來應用的低成本有線-無線服務混合的組網(wǎng)技術。我們首先探討了工作在60GHz的低成本OFDM

10、-ROF系統(tǒng)組網(wǎng)，并提出一種新穎的基于直接調制激光器的方案。接著，我們探討了適合低密度區(qū)域的60GHz長距離OFDM-ROF系統(tǒng)，創(chuàng)新性地提出采用數(shù)字信號處理補償長距離傳輸損傷。為適應OFDM-PON和OFDM-ROF系統(tǒng)在波分復用(WDM)網(wǎng)絡中的結合，我們提出了一種新穎的網(wǎng)絡架構。實驗結果均驗證了上述系統(tǒng)的可行性和有效性。相關系列文章分別發(fā)表于在多個SCI期刊上。其中第一作者發(fā)表在IEEEJournalofOpticalCommun

11、icationsandNetworking期刊上題為“WDM-RoF-PONarchitectureforflexiblewirelessandwire-linelayout”的論文目前已被引用29次(webofscience，2014年5月)。國際電子電工協(xié)會會士(IEEEFellow)NirwanAnsari教授等在總結面向未來4G無線通信覆蓋技術時，將該論文所提系統(tǒng)作為典型系統(tǒng)予以引用介紹(IEEEJSAC，vol.29，no.6

12、，2011)。加拿大著名微波光子學專家JianpingYao教授等也將該系統(tǒng)作為主流的解決方案予以引用(JLT,vol.31，no.16，2013)。
　　作者攻讀博士期間，在IEEESCI一區(qū)區(qū)頂級期刊JSAC上發(fā)表文章1篇，在IEEEJLTPTL等光通信頂級權威期刊及OFC/ECOCO等國際光通信會議上發(fā)表了學術論文20余篇，其中第一作者和通信作者在SCI檢索論文13篇。論文總引用為180次，他引132次，單篇最高引用達到29