多倍頻調(diào)制在光纖無線通信系統(tǒng)中的研究.pdf

1、隨著信息時代的到來，人們對多媒體寬帶業(yè)務的需求日益遞增，而對于目前頻譜資源緊張的無線通信系統(tǒng)來說，已經(jīng)不能適應當前的變化，因此就必須開發(fā)更高頻率的資源，向更高容量和傳輸速率發(fā)展，因此毫米波頻段資源成為了未來寬帶通信的首選，光纖無線通信系統(tǒng)(ROF)技術的產(chǎn)生正好滿足了這一需求，光纖無線通信系統(tǒng)將光纖通信系統(tǒng)大容量，高帶寬和無線通信低成本的優(yōu)勢有機的結合在了一起，在未來寬帶通信系統(tǒng)中扮演了重要的角色，毫米波的產(chǎn)生是通過中心站的光器件的光學

2、信號處理(包括調(diào)制解調(diào))產(chǎn)生的，而基站只需光電轉換即可，大大的節(jié)約了系統(tǒng)成本，本文論述了采用多倍頻調(diào)制產(chǎn)生毫米波的過程，并且還將介紹了在寬帶傳輸網(wǎng)絡中的運用。
　　 本文首先介紹了ROF技術提出的技術背景，分析了國內(nèi)外目前研究的主要技術趨勢，以及ROF系中產(chǎn)生毫米波的幾種關鍵技術。在ROF系統(tǒng)中，光學倍頻法利用了光生毫米波的優(yōu)勢，有效的降低本征信號源的頻率需求和光學器件的帶寬需求，只需要低頻的本征信號源就可以產(chǎn)生高頻率的毫米波，

3、大大的提高了頻譜的資源利用率，本論文著重從以下幾個方面討論多倍頻調(diào)制的實現(xiàn)方案：
　　 1.使用單個調(diào)制器實現(xiàn)多倍頻調(diào)制
　　 (1)使用單個雙臂調(diào)制器產(chǎn)生六倍頻毫米波：提出了兩種基于單個雙驅動調(diào)制器實現(xiàn)六倍頻毫米波的方案，這兩種方案與使用兩個調(diào)制器方案相比，降低了系統(tǒng)的成本，插入損耗低，容易控制。一種方案是只調(diào)節(jié)相位偏移，不改變調(diào)制深度，另一種方案是既改變相位偏移，又改變調(diào)制深度，理論分析和數(shù)值模擬結果表明：第二種方案

4、產(chǎn)生的毫米波性能要優(yōu)于第一種方案。
　　 (2)使用單個雙驅動調(diào)制器產(chǎn)生八倍頻毫米波，調(diào)節(jié)兩臂的相移和調(diào)制深度，抑制二階邊帶和奇階邊帶，然后使用FBG將載波濾掉，剩下兩個四階邊帶，本方案只需要一個調(diào)制器，簡化了系統(tǒng)的結構。仿真結果表明，該方案能使5GHz的本征信號產(chǎn)生40GHz毫米波信號，在光纖傳輸40千米時，基帶信號眼圖清晰。
　　 2.使用兩個調(diào)制器級聯(lián)實現(xiàn)多倍頻調(diào)制：
　　 首先提出了使用相位調(diào)制器和強度調(diào)

5、制器級聯(lián)產(chǎn)生四倍頻毫米波信號的方案：使用相位調(diào)制器實現(xiàn)載波抑制，將同一個本征信號源的相位偏轉90度，驅動強度調(diào)制器，產(chǎn)生兩個二階邊帶，該方案利用了相位調(diào)制器沒有直流偏置的優(yōu)點，不需要復雜的直流環(huán)路控制，簡化了系統(tǒng)的結構，此方案經(jīng)過實驗驗證，其實驗結果表明系統(tǒng)在單模光纖中傳輸20km后，功率代價小于0.8dBm。
　　 然后使用相位調(diào)制器和強度調(diào)制器級聯(lián)實現(xiàn)六倍頻毫米波的全雙工傳輸：數(shù)據(jù)信號和本征信號源進行混頻驅動相位調(diào)制器，調(diào)節(jié)

6、相位調(diào)制器的深度，使用第一個FBG+CIR將載波分離，將同一個本征信號源的相位偏轉90度，調(diào)節(jié)強度調(diào)制器的調(diào)制深度，產(chǎn)生兩個三階邊帶，使用第二個FBG+CIR將三階邊帶和載波分離掉，分離的載波送回中心站進行重利用，而分離的三階邊帶則下行傳輸?shù)交?。該方案不僅利用了相位調(diào)制器無直流偏置的優(yōu)點，而且實現(xiàn)了載波的重利用，提高了頻率利用率，仿真結果表明，毫米波傳輸?shù)男阅芘c相位調(diào)制深度有關，相位調(diào)制深度越大，噪聲容限就越大，但是邊帶的之間的互拍作

7、用也越大。
　　 最后提出了使用兩個強度調(diào)制器級聯(lián)實現(xiàn)八倍頻毫米波的全雙工傳輸，將第一個強度調(diào)制器設置在最大偏置點,抑制奇階邊帶，使用第一個FBG+CIR將二階邊帶和載波分離，將同一個本征信號源的相位偏移180度，驅動第二個強度調(diào)制器，調(diào)節(jié)強度調(diào)制器的調(diào)制深度，使用第二個FBG+CIR將載波和四階邊帶進行分離，分離的載波送回中心站進行重利用，而兩個四階邊帶通過下行傳輸?shù)交?，此方案實現(xiàn)了載波重利用，頻潛的擴展性強，提高了頻譜的利

8、用率，仿真結果表明，5GHz的射頻信號源經(jīng)過調(diào)制后產(chǎn)生40GHz毫米波，毫米波經(jīng)過光纖傳輸40千米時，眼圖依然清晰可見。
　　 3.在OFOM—ROF系統(tǒng)中實現(xiàn)多倍頻調(diào)制
　　 正交頻分復用(OFDM)具有抗干擾能力強，頻譜利用率高，傳輸容量大的特性，在光通信系統(tǒng)中可以抵抗色散和偏振模色散，將OFDM技術與ROF技術相結合能夠發(fā)揮各自的優(yōu)勢，降低無線通信系統(tǒng)的成本，而且可以實現(xiàn)通信系統(tǒng)的高帶寬，大容量傳輸，在此基礎上，提

9、出了多倍頻調(diào)制在OFDM-ROF系統(tǒng)產(chǎn)生毫米波的方案并進行了比較，一種方案是使用直接調(diào)制OFDM信號實現(xiàn)四倍頻信號的傳輸：將OFDM基帶信號驅動直接調(diào)制激光源，然后將本征電信號源驅動雙驅動調(diào)制器實現(xiàn)頻率上轉換，然后使用IL濾掉載波，經(jīng)過光纖傳輸后，剩下的兩個二階邊帶經(jīng)過光電二極管拍頻產(chǎn)生四倍頻毫米波信號。另一種方案是使用外部調(diào)制OFDM實現(xiàn)四倍頻的方案，采用外部調(diào)制器調(diào)制 OFDM，然后使用雙驅動調(diào)制器進行頻率上轉換，IL濾掉載波，剩下