5G光载无线通信前传系统数字预失真线性化研究

第五代移动通信系统新空口(5G NR)的信号带宽、调制度和峰均比相比4G信号高很多。用于小蜂窝或微蜂窝基站组网的光载无线通信(Radio-over-Fiber,RoF)前传系统的非线性失真也更加严重。为了使5G NR信号线性传输,采用记忆多项式(Memory Polynomial,MP)和广义记忆多项式(Generalized Memory Polynomial,GMP)模型构建数字预失真器,矫正5G RoF前传系统的非线性。在实验中搭建了2 km光纤的RoF前传系统,并采用100 MHz带宽5G NR信号作为测试信号对其进行线性化测试。实验结果表明,采用MP和GMP数字预失真器进行线性化时,5G RoF前传系统的邻信道功率比(Adjacent Channel Power Ratio,ACPR)可分别改善13 dB和17 dB以上。这说明MP和GMP数字预失真器对5G RoF前传系统的非线性具有显著的抑制作用。因此基于MP和GMP两个模型的数字预失真器均可用于5G RoF前传系统的线性化,而且GMP预失真器比MP预失真器对该系统线性化的能力更强。

光载无线通信链路拉格朗日乘子线性度优化

非线性失真是影响光载无线通信链路无杂散动态范围和工作带宽的主要因素.通过结合射频功率比、偏振复用和偏置控制技术,针对分布式天线系统,构建了一种大动态范围和跨倍频程带宽多通道光载无线通信链路.利用拉格朗日乘子法对所提链路进行线性度优化建模,得到了射频输出功率、偏振入射角和射频功率比之间的最佳折衷,从而在抑制三阶交调失真和二阶谐波失真的基础上,实现了链路线性度的最优化.仿真和实验结果验证了所提方案的有效性和可行性.

基于光纤传送网的5G移动通信前传关键技术

移动前传网络是C-RAN(集中式/云无线接入网)技术中的重要部分。随着现代无线接入网络的发展演进,用户带宽需求的快速增长对网络的传输速率提出了更高的要求。文章回顾了移动前传网络的基本内容,分析了前传网络需要满足的各项需求,并对当前提出的各种前传网络的解决方案进行了详细的介绍。

超宽带光载无线系统及其关键技术

基于微波光子技术的超宽带光载无线(RoF)系统是未来低成本、高性能超宽带无线接入网络的重要解决方案,前人已有许多研究成果。基于已有研究成果,文章设计了基于全光矢量调制技术的光载无线(RoF)系统,使信号的频谱效率进一步提高;基于毫米波相移键控调制的全双工光载无线系统,可以大大简化基站的结构和光纤的铺设;多业务混合传送的光载无线系统,可以同时承载有线和多个无线信号的业务。文章还展示了一种基于RoF的高清视频传输平台。

面向下一代移动通信的前传网络关键技术

下一代宽带移动通信的容量相对5G通信提升百倍至千倍,这对支撑其发展的前传光通信网络的物理基础提出了巨大的挑战。系统回顾和梳理了移动前传网络的需求、技术和实现架构等。以光纤无线融合接入为基础,重点针对数字前传技术、模拟前传技术和数模结合前传技术3类移动前传架构,围绕其网络架构、关键技术和未来发展方向进行了深入的分析和探讨,并对未来前传网络关键技术进行展望。本研究可为未来移动前传网络的研究提供参考。

浅谈光纤传送网下的5G移动通信前传关键技术

为了充分发挥5G移动通信技术的应用优势,要结合5G移动通信网络应用环境,完善网络控制内容,并匹配完整的移动通信前传技术模式,从而建立更加和谐的传输通道。文章分析了5G移动通信技术的架构,并从光纤传输网和光载射频技术两个方面对5G移动通信前传技术予以讨论。

基于网络性能分析的分布式无线通信系统切换算法及其OPNET仿真

根据分布式无线通信系统特点并综合考察网络范围内移动台路径损失、平均接收功率等性能指标，进行切换算法设计；利用OPNET仿真平台，对系统和算法进行了建模和等效处理，结合光载无线电技术参数对算法和模型等进行针对性修正，增加平均切换次数及最小接收功率等指标进行网络级仿真，验证了算法合理性并总结了理想状况下光载无线电网络的基本特性，提供了一种网络级分析的基本思路。

光载信息能量同传方案及其通信检测应用

基于光纤的大传输带宽、微型传能通道、抗电磁干扰等优势,本文设计了一种光载信息能量同传方案.它基于光纤一体化分布式链路,结合微波光子模拟收发前端,同步实现能量远程配送与高频宽带信号的采集传输.首先,设计并测试了光纤传能(Power over Fiber,PoF)链路:高功率激光经多模光纤链路传输2 km后转换为百毫瓦级电能,为远端模块供电或电池充电.在此基础上,设计并测试了基于PoF的光载无线通信(Radio over Fiber,RoF)和电磁干扰检测链路.RoF链路实现了2.4 GHz频段的16QAM-OFDM宽带信号的2 km单模光纤传输;电磁干扰远程采集与监测链路实现了对高铁GSM-R(Global System for Mobile Communications-Railway)无线频段的带内干扰、邻带干扰和带外干扰的检测与识别等.相关方案和系统在易燃易爆、强电磁干扰、强辐射等特殊场景具有重要应用价值.

一种基于OPNET的分布式无线通信系统切换算法仿真

根据分布式无线通信系统特点并综合考察网络范围内移动台路径损失、平均接收功率等性能指标,进行切换算法设计;利用OPNET仿真平台,对系统和算法进行了建模和等效处理,结合光载无线电技术参数对算法和模型等进行针对性修正,增加平均切换次数及最小接收功率等指标进行网络级仿真,验证了算法合理性并总结了理想状况下光载无线电网络的基本特性,提供了一种网络级分析的基本思路。

MZI产生光载毫米波的ROF系统

提出一种采用马赫增德尔干涉仪(MZI)产生光载毫米波的光纤无线通信(ROF)系统。该系统采用基带信号与本振信号的混频信号驱动光相位调制器,以产生多边带光信号,用MZI将多边带光信号的重复频率增至2倍。建立了产生光载毫米波的理论模型,并通过仿真试验验证了系统的可行性。结果表明:用40 GHz光载毫米波调制2.5 Gbit/s基带信号,经60 km光纤传输后,眼图清晰可见,功率代价为4.2 dB。

面向毫米波无线接入网的数字型光载无线技术

随着5G空口标准将毫米波段定为无线接入网络的重要载波频段,毫米波通信成为提高移动通信系统传输性能的关键技术。首先介绍了面向毫米波无线接入网的数字型光载无线(DRoF)传输技术,然后对目前应用于DRoF系统中的不同量化编码算法进行了比较与总结,对系统的误差矢量幅度(EVM)、系统复杂度及频谱利用率等重要性能指标进行了分析,以期为毫米波无线接入网的构建提供参考。

RoF系统中光DSB、SSB和OCS双二进制传输特性

利用马赫-曾德尔外调制技术,提出了基于双二进制的光双边带-双二进制、光单边带-双二进制和光抑制载波-双二进制调制方案,并在光载无线通信系统中进行了传输性能分析.结果表明:光双边带-双二进制调制方案以高抗色散和抗非线性效应能力,在36 km以上的光载无线通信系统中表现出较好的传输特性.

采用两个级联外部调制器产生四倍频光载毫米波的光纤无线通信系统

研究了一种采用两个级联外部调制器基于光载波抑制原理产生四倍频毫米波的光纤无线通信(ROF)系统。在中心站利用电混频器产生副载波复用信号,通过第一个外部调制器产生两倍射频(RF)信号的光载毫米波信号,再通过第二个外部调制器产生四倍射频信号的光载毫米波。实验显示采用频率为10 GHz的射频信号源和2.5 Gbit/s的数据基带信号混频通过两个级联外部调制器后产生毫米波的频率为40 GHz,并且在单模光纤中传输距离达20 km,功率代价小于2 dB。

采用外调制器产生四倍频的光载毫米波光纤无线通信系统

实验研究了采用一个外部调制器和一个光纤布拉格光栅(FBG)滤波器产生四倍频光载毫米波的光纤无线通信(ROF)系统。在中心站(CS),数据和射频(RF)信号通过混频后驱动外调制器,调节外调制器的直流偏置,产生抑制奇数阶边带的信号,用FBG将中心载波滤除,两个二阶边带通过光纤发送至基站。在基站(BS),两个边带在带宽为60 GHz的光电二极管中拍频,产生四倍射频信号的毫米波信号。实验显示,当射频频率为10 GHz时,可以产生频率为40 GHz的光载毫米波信号,得到的毫米波眼图和信号解调后的眼图效果都很好,功率代价小于1 dB。从眼图和功率代价两方面来看,2.5 Gbit/s的数据信号可在下行链路的光纤中传输40 km以上。

基于压扩变换的60GHz正交频分复用光载无线通信系统实验研究

提出并实验研究了在60GHz正交频分复用(OFDM)-光载无线通信(ROF)系统中采用压扩变换技术降低OFDM信号峰值平均功率比(PAPR),并提高系统的接收灵敏度。实验结果表明,携带基于压扩变换的2.5Gb/s60GHz的OFDM-ROF信号经标准单模光纤传输50km后,在无色散补偿和误码率为10-3的条件下,当入纤功率为12dBm时,系统接收灵敏度提高约2.3dB,并且当互补累积分布函数(CCDF)为10-4时,OFDM信号的PAPR下降约3dB。

WDM-RoF系统传输容量的仿真研究

在WDM技术基础上构建了WDM-RoF系统,利用Optisystem仿真软件对该系统进行了仿真,分别得到8波长、16波长WDM-RoF系统经过300km、600km传输后的眼图。对眼图进行分析比较表明,经过长距离传输后8波长系统性能优于16波长系统。

基于级联MZM的12倍频抑制载波全双工RoF系统

为优化光载无线通信系统(RoF)结构,提出了一种基于两级马赫曾德尔调制器级联的12倍频抑制载波光生毫米波信号产生方案,结合波分复用和波长重用技术,仿真实现了基于该方案的全双工RoF系统。理论推导和实验仿真表明,利用该方案可实现光边带抑制比及射频杂散抑制比分别为38.44 dB和30.7 dB的毫米波信号,在传输30km后全双工RoF系统下行和上行链路功率代价仅分别为0.79dB和0.07dB,表现出了较好的系统性能。该毫米波产生方案及全双工RoF系统实现结构简单、产生频谱纯净、系统性能高效,为实际RoF系统设计提供了理论指导。

基于18倍频技术的60 GHz光载无线通信系统研究

理论提出并仿真研究了采用铌酸锂-马赫曾德尔调制器(LN-MZM)和高非线性光纤(HNLF)中四波混频(FWM)效应产生18倍频光载毫米波的光载无线通信(ROF)系统。在中心站(CS),通过调节LN-MZM的直流偏置电压和调制深度,射频(RF)信号间的相位差,产生±3阶边带,再利用强度调制器将基带数据调制到-3阶边带上,耦合后的两个3阶边带经光纤发送至基站(BS)。在基站,将耦合后的±3阶边带送入HNLF,经过FWM后生成±9阶边带,经滤波后在光电检测器中拍频得到18倍频电毫米波信号。仿真结果表明,采用3.3 GHz的RF信号,可产生频率为60 GHz的光载毫米波。2.5 Gb/s信号经光纤传输40 km后,信号质量仍然良好。还研究了HNLF的输入光功率和长度对系统性能的影响,得到了系统性能最佳的条件。

RoF系统中基于双重幅度调制的载波重用技术

为了进一步降低系统成本,提高传输性能,提出了一种上、下行传输链路都采用幅度调制实现光载波重用的新方法。介绍了该方法的原理,采用Optisystem软件验证了其可行性。仿真结果表明:当下行传输数据"0"码幅值为1.4 V,光分束器的分光比为5∶5,调制器的消光比为5.2 dB时,系统的性能最优。

基于光纤传能的异构无源光网络研究

移动网络通信带宽需求不断增加,在有限的带宽中需要传递更多的信息。文章提出了基于光载无线通信无源光网络(RoF-PON)与光纤传能(PWoF)融合的双向传输系统架构,并对融合系统的传输性能进行仿真。在基于光载无线通信(RoF)的移动网络中,PWoF可将电源集中在中央局(CO),为通信网络提供更经济有效的安装方式,操作和维护也更简便。系统的仿真结果验证了系统的可靠性与可行性,证明了PWoF与RoF-PON融合的传输系统可以实现能量与无线信号的双向传输。