一种新颖的基于偏振调制器的无码元走离效应的倍频毫米波光载无线系统

为了克服基于马赫-曾德尔调制器(MZM)的倍频毫米波光载无线系统(Radio Over Fiber,ROF)中的MZM存在的直流偏置漂移问题和ROF中的码元走离效应,本文提出了一种基于偏振调制器(Polarization Modulator,PolM)的无码元走离效应的倍频ROF系统。在中心站,利用PolM产生±1阶边带信号,利用复合射频(Radio Frequency,RF)信号来驱动PolM,实现将下行数据信号仅调制在+1阶边带上。复合RF驱动信号由两路信号合成,其中一路信号由数据信号通过相位调制器调制RF驱动信号形成,另一路信号是由数据信号经电放大器进行放大形成。在基站,利用光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)反射出部分-1阶边带做上行链路的光载波,实现载波重用;利用透过FBG的±1阶边带在光检测器(Photo Detector,PD)中的拍频产生倍频毫米波信号。在误码率为10-9情况下,经20、40和60公里的传输后,下行链路功率代价分别为1dB、1.2dB和1.22dB,上行链路的功率代价分别为0.5 dB、0.8 dB和1 dB。本文设计的方案能有效地克服光纤色散导致的码元走离效应,极大地提高了系统的传输距离,在ROF系统中具有重要的应用前景。

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。

基于光载无线技术的LTE系统设计

概述了长期演进系统(LTE)的网络架构以及小区组网方式,通过与光载无线系统(RoF)的对比,设计了一个基于光载无线技术的LTE系统。针对LTE-RoF系统可能存在的问题,提出相应的解决方案,给出了该系统在高速铁路中的应用,指出光载无线技术和LTE的结合是未来通信领域发展的方向。

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。

单信道多业务光载无线系统研究

设计和仿真实现了在单信道中同时传输多种无线业务的光载无线系统,使用外调制器获得双边带调制方式的光毫米波信号,利用光纤布拉格光栅进行左右边带和载波的分离,通过选择边带和载波进行强度调制不同速率业务的信号来获得不同的系统方案。仿真结果显示,各个信号在光纤中传输50 km后,最大功率代价小于1 dB。证明了单信道多业务光载无线系统可以提高单一信道带宽的利用率,增加系统的灵活性。

一种新型的多业务光载无线系统

文章提出一种使用单一信道加载不同传输速率业务的光载无线系统方案。使用外调制器实现双边带调制,利用光栅滤波器分离左右边带和载波,经过强度调制对左右边带分别加载速率为1.25和1.5Gbit/s的两种业务。仿真结果显示,信号经过50km的光纤传输后,系统传输性能良好。该方案提高了单一信道的带宽利用率,增强了系统的灵活性。

光载无线系统中的线性化技术

文章认为在常规的光载无线系统中电光调制器的固有非线性特性一直是限制该类系统动态范围的重要因素之一,为了实现更高的动态范围,以满足系统对于线性度的需求,需要抑制电光调制器的非线性所带来的交调失真。文章对光载无线系统的非线性过程进行了深入研究,从调制器的结构以及与调制器独立的后补偿两个方面提出光载波相位偏移技术和光边带处理技术,灵活有效地提高了微波段光载无线系统甚至毫米波段光载无线系统的无杂散动态范围20dB以上。

面向三网融合的光载无线系统

光载无线技术是三网融合关键技术的极具前景的解决方案。本文介绍了面向三网融合的光载无线系统的架构,对光载无线系统的调制、传输、放大等关键技术进行了系统的阐述,并基于此搭建了光载无线系统实验平台,指出了三网融合快速发展的趋势。

基于光载波抑制产生6倍频毫米波的RoF系统

搭建了一种基于光载波抑制产生6倍频毫米波的RoF系统。系统采用马赫-曾德尔强度调制器(MZM)和滤波器抑制了偶次和一阶光边带,2个三阶光边带在基站端的光电检测器中进行拍频,得到了6倍频毫米波信号。仿真结果表明,采用10 GHz的微波信号,可以产生60 GHz的毫米波,2.5 GB/s的信号可以在单模光纤中传输15 km以上。

面向配电网通信的光载无线系统线性度的研究

光载无线(Ro F)通信技术中的光电转换非线性问题限制了Ro F系统传输信号的功率。为降低这种非线性,在前人研究的基础上,探讨了如何能够有效抑制由于调制器本身产生的非线性引起的三阶交调失真,从而获得更好的线性度。首先,提出了实现Ro F结构的基本方案,由于调制器严重的非线性,系统的线性度十分不理想,最终获得的无杂散动态范围(SFDR)仅能达到111.32 d B·Hz2/3。随后,在基本方案的基础上提出了改进方案。此方案增加了一个马赫-曾德尔调制器和一个移相器以产生一个未调制的光载波信号,目的是使此信号产生的三阶交调项在移相器的作用下实现与被调制光信号产生的三阶产物相抵消,以提高系统的线性度。在改进后的方案下,最终得到的无杂散动态范围(SFDR)能够达到121.8 d B·Hz2/3,比基本方案的SFDR提高了10.48 d B·Hz2/3,成功地优化了系统的线性度。

基于光锁相环接收的相位调制光载无线系统理论研究

本文针对基于光锁相环接收的相位调制光载无线系统展开理论研究。首先,对系统构成进行讨论,建立信号传输模型,在该模型基础上构建系统开环增益函数和闭环传输函数。通过计算开环增益的相位裕量和幅度裕量,讨论该系统在某开环增益下对环路时延的容忍度,并在有限开环增益下推导出系统非线性失真和噪声基底的表达式。该工作将为基于光锁相环接收的相位调制光载无线系统的参数设计和工程实现提供重要理论指导。

一种多波段信号输出的全双工光载无线系统

为了提升通信系统的灵活性,扩大应用范围,同时降低建设成本,提出一种多波段信号输出的全双工光载无线系统。在单光源条件下,通过灵活控制偏振控制器、线性偏振器的角度,实现3路不同频段的下行矢量信号传输;利用载波重用和相干检测技术,实现上行基带信号输出。仿真结果表明:6 Gb/s四进制正交幅度调制(16QAM)信号经30 km光纤传输后,下行链路中5 GHz、45 GHz和25 GHz频段输出信号的最小误差矢量幅度(EVM)分别为5.66%、4.03%和2.67%,上行链路输出信号的最小EVM为4.01%。

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。

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.

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。

基于八倍频的单边带光载毫米波产生技术研究

本文研究了一种基于八倍频技术产生单边带光载毫米波信号的新方案,该方案采用平行铌酸锂马赫-曾德尔调制器(DPMZM)产生了八倍频的光毫米波信号。当驱动DPMZM的两射频信号的相位差为π/2时,其子调制器可实现奇数边带与中心载波抑制,并产生两个四阶光边带信号,将其中一个光边带搭载基带数据,再通过光纤传输到光电探测器后,经光电转换后得到电毫米波信号。仿真结果表明,该方案产生的光载毫米波信号能有效抑制了光纤色散的影响,搭载5 Gbit/s基带数据的60 GHz和100 GHz的光载毫米波经过40 km标准单模光纤传输后,功率代价小于1 d B。

支撑RoF技术的新型光电子器件及技术

在高频的微波光子学研究的领域中,光载无线(RoF)技术已经成为下一代宽带无线通信技术的发展热点。近年来,支撑RoF技术的新型光电子器件的关键技术有毫米波副载波光学产生技术和接收技术,其中包括外调制器方法、射频上转换法、光学外差法、毫米波调制光脉冲发生器等等。这些技术的突破将促进RoF技术市场化的步伐。

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。

大动态、可重构、分布式的智能光载无线(I-ROF)系统

在高清视频、数字医疗、物联网以及虚拟现实等需求的强劲推动下,宽带化、泛在化、融合化的信息接入已成为信息社会的重要支柱和发展引擎,新一代智能光载无线(I-RoF)系统,可以充分发挥无线灵活接入和光纤宽带传输的各自优势,利用微波光子手段,实现多频段、多制式微波信号在光域的产生、宽带处理、大动态传输、获取与可重构组网等功能,应用前景广阔.本文围绕新一代I-RoF系统,重点从单元技术、系统技术和组网应用3个方面,分别研究了I-ROF的体系结构、核心机理与关键技术,在单元技术方面,主要研究了宽带多制式光载无线信号的产生、光载宽带无线信号的频谱感知、宽带可调谐光子晶体微波光子滤波以及宽带高效的电磁带隙结构天线构;在系统技术方面,主要研究了大动态范围的光载无线系统、认知协同与低能耗的智能光载无线系统以及有线无线资源联合调度的智能光载无线系统;在组网应用方面,主要研究了智能光载无线网络的体系结构、基于分布式光载无线接入网络的MAC层协议设计以及系统应用.构建了面向宽带接入与泛在感知应用的大动态、可重构、分布式的智能光载无线系统,实现了宽带无线多业务接入.

ROF系统中基于NLCFBG的可调色散补偿方法

在光载无线(ROF)系统中,光纤的色散会导致系统中传输的信号产生畸变,更为严重的是会引起系统输出射频信号的幅度随光纤传输的距离发生周期性的起伏变化,从而严重限制系统的性能。基于非线性啁啾光栅(NLCFBG)的可调色散补偿方法,为克服光载无线系统中光纤色散的影响提供了一个简便、灵活的方案。首先采用计算机仿真对该方案在光载无线系统中进行色散补偿的应用作了全面的分析,然后研究了光栅的群时延抖动对色散补偿性能的影响。研究结果表明,基于非线性啁啾光栅的色散补偿方案能对光载无线系统中双边带调制的射频信号传输进行有效的可调色散补偿,但光栅的群时延抖动会对传输的信号造成一定损伤,需要在光栅的设计、制作过程中进行优化。