毫米波Radio-over-Fiber光無線接入網絡的關鍵技術研究.pdf

1、近年來，基于毫米波光纖射頻(RoF)技術的光無線接入網，由于其一方面具有光纖接入網絡的衰減小、帶寬充裕以及集中式結構等優(yōu)點，另一方面又兼具毫米波無線通信的吉比特傳輸帶寬和可移動性，已成為下一代接入網絡的有效解決方案之一。本論文通過理論分析、系統(tǒng)仿真和實驗等方法，對毫米波ROF接入網絡的若干關鍵技術進行了研究，主要從如下幾個方面展開:
　　 1.光毫米波的產生
　　 本論文提出了一種基于雙重鎖定法布里-波羅(FP)激光器的

2、新型光毫米波發(fā)生器。該光毫米波發(fā)生器通過外部光注入以及直接調制較低的射頻參考頻率來雙重鎖定FP激光器，從而直接產生穩(wěn)定的、低噪聲的40 GHz左右的光毫米波。此種方法既不需要較高的外部光注入功率和射頻驅動頻率，也不需要額外的光濾波器對光載波進行選擇，從而可以降低系統(tǒng)的成本和復雜度。此外，論文還就二倍頻、三倍頻和四倍頻三種情況，對光毫米波發(fā)生器及其在ROF系統(tǒng)中的應用進行了仿真分析和實驗驗證，實現了36 GHz二倍頻、40.2 GHz三倍

3、頻和40 GHz四倍頻的光毫米波的產生，以及2.25 Gb/s（二倍頻情況），2.5Gb/s（三倍頻、四倍頻情況）二進制開關鍵控(OOK)信號在ROF系統(tǒng)中的20 km標準單模光纖傳輸(BER＜1E-9)。
　　 2.多頻帶多服務ROF系統(tǒng)的設計
　　 本論文提出了一種新型的60 GHz多頻帶多服務ROF系統(tǒng)，并進行了仿真分析和實驗驗證。該系統(tǒng)將接收端本地光源與多個中頻光信號耦合，通過光外差方法上轉換到不同的60 GHz

4、子頻帶，并利用平方探測技術對毫米波信號實現下轉換，同時去除光外差上轉換引入的相位噪聲。該系統(tǒng)不需要高頻的射頻器件進行信號的上下轉換，從而降低了系統(tǒng)成本。同時，此系統(tǒng)還利用60 GHz射頻器件的有限響應帶寬，巧妙選取毫米波信號邊帶，最終實現了單邊帶的信號傳輸。相對于傳統(tǒng)的單邊帶調制60 GHz多頻帶ROF系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較高的光纖色散容忍度，從而可以實現較長距離的光纖傳輸。
　　 3.毫米波ROF接入系統(tǒng)的實現
　　 首先

5、，本論文提出了一種全雙工超密集波分復用(UDWDM)毫米波ROF接入網絡方案，第一次在UDWDM接入網絡中實現了有線和毫米波無線信號的傳輸。此種網絡系統(tǒng)利用了本地振蕩光源對UDWDM信號進行波長選擇，同時實現無線信號的上轉換。且在無線接收端采用自混頻技術實現信號下轉換，因而不需要復雜的無線接收模塊，從而降低了用戶端成本。本論文還對該系統(tǒng)進行了詳細的仿真分析，并進行初步的下行傳輸實驗演示，實現了通道間隔為7.25 GHz，4 Gb/s四相

6、相移鍵控(QPSK)信號的35 km光纖傳輸(BER＜1E-3)，以及通道間隔為6.5 GHz，2 Gb/s OOK信號的35 km光纖以及4m無線傳輸(BER＜1E-6)。
　　 其次，本論文介紹了一種應用于60 GHz毫米波光無線接入網絡中的新型點對點通信結構，并進行了實驗驗證。此種結構通過下行信號和點對點信號光載波互相拍頻的方式，同時對兩種信號實現毫米波上轉換。在接收端利用肖特基射頻探測器將下行、點對點毫米波信號下轉換到相