本文關(guān)鍵詞：微波光子信號處理及ROF系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著寬帶無線接入技術(shù)的日益發(fā)展,用戶體驗(yàn)要求的不斷提高,擁擠的低頻頻段早已顯得“捉襟見肘”,漸漸不能滿足人們對帶寬的需求。信息論的基本原理告訴我們,用電磁波傳輸信息,頻率越高,可用帶寬越大。因此,科研人員向高頻頻段的探索從未停止。微波光子學(xué)作為一門新興的交叉學(xué)科,集成了光纖通信的頻段資源和無線通信的靈活接入,近年來在多個領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展,包括微波和毫米波信號的光學(xué)產(chǎn)生、傳輸、處理和控制,光控相控陣,以及光載無線(Radio Over Fiber, ROF)系統(tǒng)。微波光子鏈路由于引入了光學(xué)元素,克服了傳統(tǒng)微波系統(tǒng)的電子瓶頸問題,在高速寬帶無線接入、雷達(dá)及衛(wèi)星通信、電子對抗、傳感網(wǎng)絡(luò)、儀器儀表測試、天文探測、以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景。本文依托國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃(973計(jì)劃——新型寬帶大動態(tài)毫米波器件及應(yīng)用中的微波光子學(xué)基礎(chǔ)研究),圍繞微波光子學(xué)領(lǐng)域的信息傳輸和信號處理,重點(diǎn)研究ROF系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。本文的主要工作及創(chuàng)新成果如下：(1)ROF鏈路進(jìn)行矢量信號傳輸?shù)膬蓚�原則。隨著頻帶資源的日益緊張,矢量信號由于頻譜利用率極高,依然是ROF鏈路進(jìn)行信號傳輸?shù)闹饕x擇。微波光子學(xué)中常見的有三種調(diào)制方式,即雙邊帶調(diào)制,單邊帶調(diào)制,以及雙邊帶抑制載波調(diào)制。然而,這三種調(diào)制方式實(shí)際上并不全都適合矢量信號傳輸。同時,光纖色散對ROF系統(tǒng)鏈路的沖擊,也在傳輸高階矢量信號的時候尤為明顯。因此,本文結(jié)合ROF鏈路進(jìn)行矢量信號傳輸?shù)南到y(tǒng)模型,通過理論分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo),并引入色散對ROF系統(tǒng)的影響,提出了適合ROF鏈路進(jìn)行矢量信號傳輸?shù)膬蓚�原則,即參與拍頻的兩個邊帶有且僅有一個數(shù)據(jù)邊帶,同時要基于光載波對稱分布。該原則對ROF鏈路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)架構(gòu)、以及信息傳輸具有指導(dǎo)意義。(2)基于三倍頻和對稱原則的色散補(bǔ)償技術(shù)。根據(jù)ROF鏈路進(jìn)行矢量信號傳輸?shù)膬蓚�原則,本文提出了一種基于三倍頻和對稱原則的全雙工ROF系統(tǒng),通過“頻段優(yōu)化”和“三倍頻”理念來滿足對稱原則和色散補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)了矢量信號的無色散傳輸。通常,ROF鏈路的色散因子與光纖鏈路長度、邊帶頻率、以及光纖色散常數(shù)密切相關(guān)。因此,想要一種色散補(bǔ)償方案能夠自適應(yīng)多種不同鏈路(例如鏈路長度不同,或光纖種類不同導(dǎo)致色散常數(shù)不同)的ROF系統(tǒng)相當(dāng)困難。文中提出了不依賴于光纖鏈路長度和色散常數(shù)的色散補(bǔ)償方案,只需對頻段進(jìn)行適當(dāng)分配即可完成色散補(bǔ)償,極大地?cái)U(kuò)展了該補(bǔ)償方法的適用范圍。同時,該色散補(bǔ)償方案的實(shí)現(xiàn)不僅沒有以增加額外的昂貴設(shè)備或復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為代價,而且,下行信號還可以和中心局共享微波源(因?yàn)轭l率相同),使得ROF系統(tǒng)精簡,成本低廉。(3)基于光學(xué)移相器的色散補(bǔ)償技術(shù)。本文前面提出的基于三倍頻和對稱原則的色散補(bǔ)償方案,優(yōu)點(diǎn)是不依賴于光纖鏈路長度和光纖色散常數(shù),能夠適合不同ROF系統(tǒng)。然而,該方案仍舊需要對頻段資源進(jìn)行適當(dāng)分配來滿足對稱原則。那么,更加通用、更加一般化的ROF鏈路的色散補(bǔ)償方案又該如何?本文對前面的色散補(bǔ)償技術(shù)加以改進(jìn),放棄遵守矢量信號傳輸兩個原則,引入新的光學(xué)元件——光學(xué)移相器,提出了一種基于光學(xué)移相器的色散補(bǔ)償方法,免除了前面補(bǔ)償方案中對頻段的依賴,更加具有一般性和通用性。最后,基于此補(bǔ)償方法設(shè)計(jì)了一個全雙工ROF系統(tǒng)架構(gòu),實(shí)現(xiàn)了矢量信號的無色散傳輸。(4)基于雙波段的全雙工ROF系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)寬帶無縫覆蓋。本文前面部分提出的全雙工ROF系統(tǒng),不管采用了何種色散補(bǔ)償技術(shù),都是單波段的ROF系統(tǒng)。即使色散補(bǔ)償方案能夠在不同ROF系統(tǒng)之間相互“移植”,但是同一時刻都有且僅有一個波段的毫米波經(jīng)由天線發(fā)射出去。通常不同波段的毫米波具有不同的無線傳播特性,往往各有優(yōu)劣,制約著單波段ROF系統(tǒng)的適用范圍。如果能夠?qū)尾ǘ蜶OF系統(tǒng)加以改進(jìn),使其能夠支持多個波段同時工作,則可以進(jìn)一步拓展ROF系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。本文提出了一種基于雙波段理念的全雙工ROF系統(tǒng),集成了Wi-Fi波段和V波段(57GHz-64GHz)無線通信的各自優(yōu)勢,信息能夠在兩個波段靈活切換,同時具備V波段的帶寬容量和Wi-Fi波段的覆蓋范圍,實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)的高速寬帶無線接入和無縫覆蓋。
【關(guān)鍵詞】：微波光子學(xué) 光載無線 矢量信號傳輸 色散補(bǔ)償 星座圖旋轉(zhuǎn)
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(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4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 微波光子學(xué)概述12-13
• 1.2 背景綜述及研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 光生毫米波技術(shù)13-15
• 1.2.2 光控相控陣技術(shù)15-17
• 1.2.3 光載無線技術(shù)17-19
• 1.3 論文主要工作及結(jié)構(gòu)安排19-24
• 1.4 參考文獻(xiàn)24-28
• 第二章 微波光子學(xué)中的關(guān)鍵技術(shù)及信號處理28-45
• 2.1 調(diào)制解調(diào)技術(shù)28-39
• 2.1.1 強(qiáng)度調(diào)制30-37
• 2.1.2 相位調(diào)制37-39
• 2.2 矢量信號39-40
• 2.3 色散效應(yīng)40-41
• 2.4 小結(jié)41-42
• 2.5 參考文獻(xiàn)42-45
• 第三章 ROF鏈路進(jìn)行矢量信號傳輸?shù)膬蓚�原則45-71
• 3.1 ROF鏈路進(jìn)行矢量信號傳輸?shù)牡谝辉瓌t45-56
• 3.1.1 基于ROF鏈路矢量信號傳輸?shù)腄SB調(diào)制47-51
• 3.1.2 基于ROF鏈路矢量信號傳輸?shù)腟SB調(diào)制51-53
• 3.1.3 基于ROF鏈路矢量信號傳輸?shù)腄SB-CS調(diào)制53-55
• 3.1.4 第一原則55-56
• 3.2 ROF鏈路進(jìn)行矢量信號傳輸?shù)牡诙瓌t56-66
• 3.2.1 ROF鏈路進(jìn)行矢量信號傳輸?shù)纳_擊及影響因子56-58
• 3.2.2 基于DSB調(diào)制的ROF鏈路進(jìn)行矢量信號傳輸?shù)纳_擊58-61
• 3.2.3 基于SSB調(diào)制的ROF鏈路進(jìn)行矢量信號傳輸?shù)纳_擊61-63
• 3.2.4 基于DSB-CS調(diào)制的ROF鏈路進(jìn)行矢量信號傳輸?shù)纳_擊63-65
• 3.2.5 第二原則65-66
• 3.3 小結(jié)66-68
• 3.4 參考文獻(xiàn)68-71
• 第四章 ROF系統(tǒng)的矢量信號傳輸及色散補(bǔ)償71-94
• 4.1 基于三倍頻和對稱原則的色散補(bǔ)償技術(shù)71-83
• 4.1.1 符合矢量信號傳輸?shù)膬蓚�原則的ROF鏈路架構(gòu)71-74
• 4.1.2 三倍頻技術(shù)與對稱原則74-78
• 4.1.3 基于三倍頻和對稱原則的全雙工ROF系統(tǒng)78-81
• 4.1.4 小結(jié)81-83
• 4.2 基于光學(xué)移相器的色散補(bǔ)償技術(shù)83-91
• 4.2.1 光學(xué)移相器與色散補(bǔ)償83-86
• 4.2.2 基于光學(xué)移相器的全雙工ROF系統(tǒng)86-89
• 4.2.3 小結(jié)89-91
• 4.3 參考文獻(xiàn)91-94
• 第五章 面向不同應(yīng)用的兩種ROF系統(tǒng)94-111
• 5.1 基于W波段的全雙工ROF系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)戶外高速無線通信96-101
• 5.1.1 W波段(75GHz-110GHz)大氣低損耗窗口96-98
• 5.1.2 基于W波段的全雙工ROF系統(tǒng)精簡架構(gòu)98-100
• 5.1.3 小結(jié)100-101
• 5.2 基于雙波段的全雙工ROF系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)寬帶無縫覆蓋101-107
• 5.2.1 V波段寬帶接入與Wi-Fi波段無縫覆蓋101-102
• 5.2.2 基于雙波段的全雙工ROF系統(tǒng)架構(gòu)102-105
• 5.2.3 小結(jié)105-107
• 5.3 參考文獻(xiàn)107-111
• 致謝111-112
• 攻讀博士期間的學(xué)術(shù)成果112

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 殷杰;;基于RoF技術(shù)的下一代樓宇無線通信系統(tǒng)研究[J];常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2009年05期

2 李遙;聞和;鄭小平;;基于寬譜光源矢量信號傳輸技術(shù)[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2012年02期

3 施劍陽;李欣穎;王源泉;王一光;遲楠;;W波段大容量光纖無線融合系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)[J];光通信研究;2014年04期

  本文關(guān)鍵詞：微波光子信號處理及ROF系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：268958