光载无线通信系统的传输限制与抑制方法

针对光载无线通信（RoF）系统的传输限制因素,文章提出并实验证明两种传输距离长性能高的RoF系统。一种是采用抑制奇数边带的基于外部调制的40GHz的RoF系统;另一种是采用载波抑制（OCS）的外部调制的40GHz光正交频分复用（OFDM）RoF系统。理论与实验证明这两个系统不仅抗色散能力强,而且可以实现远距离传输。     

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。     

一种产生OCS-DPSK光载毫米波的光纤无线系统

提出了一种产生载波抑制-差分相移键控(OCS-DPSK)光载毫米波的光纤无线系统。建立了OCS-DPSK光载毫米波的产生和传输链路模型,分析了光纤色散的影响,并通过仿真实验验证了系统的可行性。实验结果表明,重复频率为30GHz的OCS-DPSK光载毫米波调制2.5Gb/s基带信号经80km光纤传输后,眼图清晰可见,功率代价为3.7dB。     

A novel radio-over-fiber system with optical carrier suppressed-differential phase shift keying (OCS-DPSK) mm-wave generation

提出了一种产生载波抑制-差分相移键控(OCS-DPSK)光载毫米波的光纤无线系统.建立了OCS-DPSK光载毫米波的产生和传输链路模型,分析了光纤色散的影响,并通过仿真实验验证了系统的可行性.实验结果表明,重复频率为30GHz的OCS-DPSK光载毫米波调制2.5Gb/s基带信号经80km光纤传输后,眼图清晰可见,功率代价为3.7dB.     

毫米波光载无线系统的结构优化

下一代接入网需要实现高带宽和低成本的便携性,基于宽带光通信和无线接入的无缝融合的毫米波光载无线（RoF）通信技术被认为是一个很有前景的解决方案。但是由于其实现成本较高,需要对其系统结构进行相应优化。在毫米波光产生部分,光外差法可利用低频信号源产生高频的毫米波信号,同时采用对半导体激光器的注入锁模可以提高其利用效率。在下行链路中,使用单边带调制可以提高光传输距离,而基于注入锁模半导体激光器的单模调制（单边带调制）是一种较为简单的方案;上行链路中,采用对于光外差信号的调制,可以实现上行毫米波信号的直接光学下变频,从而简化中心站接收机系统结构。在波分复用毫米波光载无线双向系统中,利用上下链路的波长重用可以节省波长资源,提高系统使用效率。     

基于两个平行马赫-增德尔调制器的光载无线传输系统

为提高光载无线(radio over fiber,RoF) 传输系统中的光波信号的利用率,本文提出了一种基于两个平行马赫-增德尔调制器 (Mach-Zehnder modulator,MZM) 的RoF传输系统。两个平行MZM经射频(radio frequency,RF) 信号调制后,产生5个光边带信号,分别是正负一阶光边带、正负二阶光边带和光载波。其中正负二阶光边带使用基带数据进行调制,经光电检测器(photodiode,PD) 拍频后产生已调数据的毫米波信号,再由天线发射出去。正二阶边带和光载波经PD拍频后产生未调制数据的毫米波,该毫米波用于接收端解调的本振信号(local oscillator,LO) 。负二阶边带信号用于上行链路的光载波。在本系统中,5个光边带信号都被充分利用,提高了光信号的利用效率。此外,还分析了该系统通过色散介质的传输特性,为RoF通信系统提供了一种实用化的解决方案。     

RoF系统中毫米波信号产生方法的研究

作为RoF（光载无线通信）系统的关键技术之一，毫米波信号的产生方法直接影响着光纤无线通信系统的设计架构、性能与成本。文章对毫米波产生方法中的直接调制法，光载波抑制法以及光外差法的工作原理进行了详细的介绍，并分析比较了各自的优缺点。针对各方法存在的问题提出了简单的改进策略。最后指出，在实际的RoF系统中，三种方法都会被采用到，关键取决于系统的具体业务需求。     

有线无线混合接入RoF系统的Optisystem实验仿真

随着光纤无线(Radio-over-Fiber,RoF)技术逐渐成熟,下一代光接入网致力于提供有线和无线双重服务.采用Optisystem光通信仿真软件搭建了加载差分相移键控(DPSK)相位调制数据格式的有线与无线混合接入RoF系统模型,利用光分插复用器(IL)实现毫米波与基带信号的同时调制与传输.毫米波和基带信号的频谱图和眼图的仿真结果验证了该系统的有效性与可靠性.     

RoF非线性链路对OFDM信号的影响

正交频分复用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）与光载无线电ROF（Radio OverFiber）技术结合为实现低成本、高速数据传输的无线网络提供了可能。但RoF链路的非线性降低了系统性能。丈中在分析Machzehnder调制器的静态模型基础上,提出用Volterra级数与冲击响应分析模型相结合模型化RoF非线性系统。在此模型基础上分析Mach-Zehnder调制器以及射频放大器非线性对OFDM信号的影响。仿真分析显示非线性会使OFDM信号频谱展宽,降低信号幅度,并且随着光调制指数的增加误差矢量,带外干扰增加。为OFDM-RoF系统的线性化处理以及系统光调制器调制指教的选择提供了理论依据。     

RoF系统中抑制马赫曾德尔调制器非线性的研究

为了降低MZM对模拟信号产生的非线性影响,提出了一种基于RoF系统的以三角波作为副载波的信号传输方案.该方案采用线性度高的三角波携带基带数据并经过MZM调制.调制后的光信号可以在RoF系统的接收端通过直接检测得到余弦形式射频信号,该射频信号几乎不存在由于MZM的非线性调制引起的边带分量.仿真分析了在直接调制和间接调制的...     

微波光子学研究的进展

微波光子学注重微波与光子在概念、器件和系统的结合,典型研究包括微波信号的光产生、处理和转换,微波信号在光链路中的分配和传输等。其研究成果促进了新技术的出现,如光载无线（RoF）通信、有线电视（CATV）的副载波复用和光纤传输、相控阵雷达的光控波束形成网络以及微波频域的测量技术等。     

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。     

基于超长分布式2阶喇曼放大器的光载射频传输

为了提升光载射频传输链路的链路增益以及传输距离,采用了L波段的超长分布式2阶喇曼放大器结构对光信号进行放大。从理论上对分布式2阶喇曼放大器以及光载射频传输链路的原理进行了解释,利用信号光、1阶抽运光、2阶抽运光以及噪声之间的耦合方程组分析了它们之间的关系,并且得到了基于超长分布式2阶喇曼放大器的光载射频传输系统的1阶射频信号增益。通过数值仿真以及系统实验得到了抽运功率大小对超长分布式2阶喇曼放大器的开关增益的影响、光载射频传输系统在0GHz~7GHz范围内的频率响应及其射频增益以及该光载射频传输链路在应用超长分布式2阶喇曼放大器后的相位噪声情况。结果表明,光载射频传输在超长分布式2阶喇曼放大器的作用下获得了28.1dB的链路增益,在距离为80.94km的光链路上实现了近似无损传输,射频信号开关增益与射频信号频率无关。该研究在光载射频链路的长距离传输中有重要的应用价值。     

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。     

基于单MZM和FBG的10倍频抑制载波RoF系统

为优化光载无线通信系统(RoF)结构,提出了一种基于单马赫曾德尔外调制器(MZM)和光纤布拉格光栅(FBG)的10倍频抑制载波RoF系统实现方案。通过设置射频驱动信号幅度和MZM偏置电压抑制主载波和偶数阶边带,结合FBG滤波功能,最终实现10倍频RoF毫米波信号。理论推导了10倍频毫米波信号实现机理,优化了FBG带宽及反射率,实验结果表明该新型RoF系统传输20 km后功率代价为1.66 dB。     

Impact of Mach-Zehnder Modulator Chirp on Radio over Fiber Links

The impact of Mach-Zehnder modulator (MZM) chirp on single sideband (SSB) and carrier suppressed double sideband (CS-DSB) modulation radio over fiber (RoF) links are investigated and simulated. Finite extinction ratio and drive signal unbalanced ratio of non-ideal MZM are considered, power variation of target microwave signal and harmonic suppression are calculated and evaluated. Our results suggest that unbalanced ratio could be optimized to minimized the power variation owing to the finite extinction ratio and improve the harmonic suppress ratio in the two kinds of RoF links. However, harmonic suppression ratio declined rapidly with the decrease of extinction ratio in the CS-DSB RoF link. For a non-ideal modulator with low extinction ratio, high quality microwave signal could be obtained in the SSB RoF link while an additional filter is required to suppress the unwanted harmonic components in the CS-DSB RoF link.     

Microwave photonic signal processing techniques and radio-over-fiber transmission demonstration

Radio-over-fiber (RoF) utilizing microwave photonic signal processing techniques is a powerful solution for the future super-broadband wireless access. In this paper, we review our recent works on photonic processing techniques of microwave signals for RoF applications and experimental demonstration of RoF transmissions. Our works specifically focus on impulse-response ultra-wideband (IR-UWB) pulse generation for UWB-over-fiber systems, photonic vector modulation, novel analog modulation format, multi-service RoF system design and experimental demonstrations.