本文關(guān)鍵詞：光纖無線融合幾個關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 有線無線融合 光接入網(wǎng) 光載無線通信 四波混頻 偏振復(fù)用 光梳生成器 半導(dǎo)體光放大器

【摘要】：光纖無線融合技術(shù)以其結(jié)合光纖的超大帶寬和移動接入靈活性的特點受到廣泛的關(guān)注和研究。其中的光載無線通信(RoF)技術(shù)正是充分結(jié)合光纖和高頻無線電波傳輸特點,通過光纖傳輸射頻信號,實現(xiàn)小干擾、大容量、低成本的射頻信號有線傳輸和超寬帶無線接入。本文在傳統(tǒng)的RoF系統(tǒng)基礎(chǔ)上研究了多頻毫米波RoF系統(tǒng),相比傳統(tǒng)的RoF系統(tǒng),多頻毫米波RoF系統(tǒng)不僅可以為不同的基站提供不同頻段的毫米波,也可以為同一個基站不同的用戶或業(yè)務(wù)提供不同的毫米波頻段,因此可以支持更多的用戶和業(yè)務(wù),滿足不同用戶的特殊需求。多頻毫米波產(chǎn)生、RoF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、RoF技術(shù)在接入網(wǎng)中的應(yīng)用是多頻毫米波RoF系統(tǒng)實現(xiàn)及應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù),本文圍繞這些關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究,分別提出了三種多頻毫米波產(chǎn)生技術(shù),并基于這些技術(shù)提出了三種RoF系統(tǒng)框架:基于馬赫曾德調(diào)制器和半導(dǎo)體光放大器(MZM-SOA)多頻毫米波全雙工基站無源RoF系統(tǒng),基于半導(dǎo)體光放大器偏振復(fù)用四波混頻產(chǎn)生多頻毫米波的RoF系統(tǒng),基于光頻率梳產(chǎn)生多頻毫米波的RoF-PON系統(tǒng)。本文進一步研究了RoF在云結(jié)構(gòu)無線接入網(wǎng)(C-RAN)中的應(yīng)用,提出了基于RoF-PON技術(shù)有線無線融合的云結(jié)構(gòu)多業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)。主要創(chuàng)新工作概況如下:1.研究了基于MZM-SOA多頻毫米波產(chǎn)生技術(shù),設(shè)計了基于MZM-SOA的全雙工基站無源RoF系統(tǒng)。理論分析了SOA四波混頻效應(yīng),推導(dǎo)了采用MZM得到多個光頻譜分量的過程。系統(tǒng)通過MZM產(chǎn)生的多個光頻譜分量與泵浦光四波混頻獲得多個光載波,通過選取不同的光載波組合拍頻得到60GHz附近不同頻段毫米波。搭建了一個完整的全雙工RoF系統(tǒng),基站端上行鏈路采用下行鏈路的泵浦光作為光源,基站端拍頻得到的毫米波作為本振源,這樣簡化基站結(jié)構(gòu)和縮減基站成本。通過分別對上行鏈路和下行鏈路的構(gòu)建,驗證了MZM-SOA多頻毫米波RoF系統(tǒng)的可行性。實驗測量了系統(tǒng)中采用的SOA飽和增益特性具體范圍,并對MZM-SOA四波混頻輸入光頻譜功率差對混頻效果的影響進行了討論。2.研究了基于半導(dǎo)體光放大器偏振復(fù)用四波混頻產(chǎn)生多頻毫米波技術(shù),設(shè)計了有線無線融合的多頻基站RoF系統(tǒng)。采用SOA中偏振復(fù)用四波混頻效應(yīng)產(chǎn)生的多個光頻率分量,用于承載有線信號和無線信號。選取不同光頻率分量拍頻得到的60GHz附近多個毫米波,得到的不同毫米波被分配到不同的基站提供給不同的用戶,同時也可以分配多個頻段的毫米波給同一個基站的不同用戶。該RoF系統(tǒng)同時實現(xiàn)了為基站用戶提供有線信號接入服務(wù),以滿足對有線接入有需求的用戶。為了獲得更好的系統(tǒng)性能,我們詳細討論了偏振復(fù)用四波混頻效應(yīng)產(chǎn)生光邊帶的不同參數(shù)對系統(tǒng)的影響,結(jié)果表明系統(tǒng)中SOA電流在300~400mA范圍內(nèi),SOA輸入光信號和泵浦光功率差取值為12~14dB時,系統(tǒng)性能最優(yōu)。仿真驗證了該方案的可行性。3.研究了光學(xué)頻率梳用于產(chǎn)生多頻毫米波的方法,設(shè)計了基于該方法的有線無線融合的多頻基站RoF-PON系統(tǒng)方案。光梳采用一個相位調(diào)制器和兩個強度調(diào)制器級聯(lián)而成,選擇一個合適的峰峰電壓控制相位調(diào)制器,得到平坦的光頻率梳,該光頻率梳具有39個間隔為2GHz光頻率分量。通過兩兩組合不同的光頻率分量拍頻后可得到60GHz附近的毫米波段,相比其他毫米波產(chǎn)生方案,光梳產(chǎn)生多個光頻率分量性能更穩(wěn)定,頻率間隔易于控制,基站的設(shè)計更為靈活和網(wǎng)絡(luò)具有良好的可擴展性。仿真驗證了基于光學(xué)頻率梳產(chǎn)生多頻毫米波技術(shù)的RoF系統(tǒng)的可行性。4、研究了不同的數(shù)據(jù)加載方式對RoF系統(tǒng)的影響。第一種方式是給所有光頻率分量加載上數(shù)據(jù)然后再傳輸?shù)交竞笈念l得到所需信號,第二種方式是給部分信號加載上數(shù)據(jù),然后在基站和沒有加載數(shù)據(jù)的光邊帶進行拍頻得到所需信號。仿真驗證了第二種數(shù)據(jù)加載方式具有更好的系統(tǒng)性能。5.提出了基于RoF技術(shù)的多業(yè)務(wù)云結(jié)構(gòu)有線無線接入網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)中心站產(chǎn)生的多個光頻率分量上分別調(diào)制有線信號,射頻信號,WiFi和WiMAX信號,這些調(diào)制后的光頻率分量到達基站后進行拍頻或者解調(diào),實現(xiàn)一個基站內(nèi)多業(yè)務(wù)的融合。
【關(guān)鍵詞】：有線無線融合 光接入網(wǎng) 光載無線通信 四波混頻 偏振復(fù)用 光梳生成器 半導(dǎo)體光放大器
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.11
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 第一章 緒論15-35
• 1.1 論文的研究背景15-18
• 1.2 RoF寬帶接入技術(shù)概述及應(yīng)用18-23
• 1.2.1 RoF系統(tǒng)的基本原理18-19
• 1.2.2 RoF系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.3 RoF的發(fā)展前景及應(yīng)用21-23
• 1.3 多頻毫米波ROF系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)23-29
• 1.3.1 多頻毫米波 RoF 系統(tǒng)的應(yīng)用23-24
• 1.3.2 多頻毫米波的光學(xué)生成技術(shù)24-25
• 1.3.3 RoF 系統(tǒng)中復(fù)用技術(shù)25-27
• 1.3.4 RoF 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計27-29
• 1.4 云小區(qū)有線無線接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)29-33
• 1.4.1 未來無線接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展29-32
• 1.4.2 云小區(qū)無線接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究熱點32-33
• 1.5 論文的研究意義及論文的工作安排33-35
• 第二章 基于MZM-SOA的多頻基站ROF系統(tǒng)35-52
• 2.1 本章引論35-36
• 2.2 系統(tǒng)設(shè)計原理及理論分析36-42
• 2.2.1 基于MZM-SOA的多頻毫米波系統(tǒng)設(shè)計36-37
• 2.2.2 中心局端多頻毫米波產(chǎn)生與處理37-41
• 2.2.3 基站端多頻毫米波處理41-42
• 2.3 系統(tǒng)驗證及結(jié)果分析42-46
• 2.3.1 下行鏈路構(gòu)建42-45
• 2.3.2 上行鏈路構(gòu)建45
• 2.3.3 驗證結(jié)果與討論45-46
• 2.4 實驗分析與討論46-51
• 2.5 本章小結(jié)51-52
• 第三章 基于SOA中偏振復(fù)用四波混頻效應(yīng)的多頻基站ROF系統(tǒng)52-69
• 3.1 本章引論52-53
• 3.2 系統(tǒng)設(shè)計原理理論分析53-57
• 3.3 光纖鏈路色散效應(yīng)對調(diào)制格式的影響分析57-61
• 3.4 仿真驗證及參數(shù)討論61-68
• 3.4.1 仿真平臺構(gòu)建61-63
• 3.4.2 系統(tǒng)最優(yōu)參數(shù)獲取63-67
• 3.4.3 仿真結(jié)果與討論67-68
• 3.5 本章小結(jié)68-69
• 第四章 基于可擴展光梳的多頻基站ROF-PON系統(tǒng)69-87
• 4.1 本章引論69-70
• 4.2 基本原理介紹及相關(guān)理論分析70-73
• 4.2.1 光梳生成器原理70-73
• 4.2.2 基于光學(xué)頻率梳的RoF-PON系統(tǒng)73
• 4.3 不同數(shù)據(jù)加載模式下系統(tǒng)對光纖鏈路色散效應(yīng)魯棒性的研究73-75
• 4.4 系統(tǒng)構(gòu)建及參數(shù)討論75-78
• 4.4.1 系統(tǒng)平臺構(gòu)建75-76
• 4.4.2 光梳平坦度研究76-78
• 4.5 仿真驗證及結(jié)果討論78-85
• 4.5.1 不同數(shù)據(jù)加載方式仿真結(jié)果與討論78-82
• 4.5.2 PON系統(tǒng)驗證與結(jié)果討論82-85
• 4.6 本章小結(jié)85-87
• 第五章 基于ROF技術(shù)的云結(jié)構(gòu)有線無線寬帶接入系統(tǒng)87-101
• 5.1 本章引論87-88
• 5.2 多業(yè)務(wù)融合88-89
• 5.3 C-RAN結(jié)構(gòu)與頻譜效率研究89-94
• 5.3.1 C-RAN結(jié)構(gòu)89-90
• 5.3.2 基于C-RAN結(jié)構(gòu)的頻譜效率研究及仿真分析90-94
• 5.4 基于光梳的光纖無線融合C-RAN結(jié)構(gòu)94-96
• 5.5 仿真驗證與結(jié)果討論96-100
• 5.6 本章小結(jié)100-101
• 第六章 總結(jié)與展望101-104
• 6.1 論文總結(jié)101-102
• 6.2 未來工作展望102-104
• 致謝104-105
• 參考文獻105-117
• 攻博期間取得的研究成果117-118

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本文編號：1043573