基于微波光子技术的光载无线系统研究.pdf

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1、基于微波光子技术的光载无线系统研究徐坤,李建强，黄皓，伍剑，洪小斌，林金桐（北京邮电大学光通信与光波技术教育部重点实验室，北京100876）摘要：基于微波光子技术的光载无线系统是未来低成本、高性能超宽带无线接入网络的重要解决方案，基于已有研究成果，本文对光载无线系统中的全光UWB产生技术、光生微波技术、全光上变频技术、微波光子滤波技术以及全双工ROF系统设计进行了介绍和分析。关键词：光载无线；光无线系统；光纤通信；微波光子学中图分类号：TN913.24文献标识码：A文章编号：1000-436X（2001）11--St

2、udyofRadioonFiberSystemusingMicrowavePhotonicTechnologiesKunXu,JianqiangLi,HaoHuang,JianWu,XiaobingHong,JintongLin(KeyLabofOpticalCommunicationandLightwaveTechnologies,MinistryofEducation,BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876,China)Abstrac

3、t:Radio-on-fibersystemusingmicrowavephotonictechnologiesisapowerfulsolutionforthefuturesuperbroadbandwirelessaccessnetworks,somemicrowavephotonictechnologiesinROFsystemsuchasallopticalUWBandmm-wavegeneration,all-opticalmicrowaveup-conversionandfilteringaswellas

4、full-duplexROFsystemdesignareintroducedandanalyzedinthispaper.Keywords:RadioonFiber;Optical-wirelessSystem;OpticalFiberCommunication;MicrowavePhotonics收稿日期:2007-10-09；修订日期:2007-10-10基金项目：国家自然科学基金资助项目（60702006，60736002）；国家“863”资助项目（2007AA01Z264，2006AA01Z256）；教育部

5、新世纪人才计划（NCET-06-0093）；国家“111”创新引智计划项目(B07005)1引言为了满足日益增长的对高速数据、图像和多媒体业务的需求，宽带接入技术受到广泛的关注。目前，基于铜线的宽带接入技术（如ADSL，VDSL等）已经接近其所能提供的最高速率。随着对无源光网络（PON）研究的深入，拥有巨大带宽的光纤被用于接入网中，从而提供上吉比特的接入速率。另一方面，宽带无线接入技术（如UWB、WiMax、3G以及B3G）由于其移动性和灵活性也进入了标准化阶段或商用化阶段。为了进一步优化组合资源和提供更高、更稳定、

6、更灵活的宽带接入业务，无线和光纤网络的融合成为接入网演进的趋势。因此，Radio-on-fiber（ROF）概念被提出来并能够用来在光纤无线接入网络中提供固定和移动双重宽带业务接入。ROF技术不局限于现有微波波段，更高频率的毫米波段（30G-300GHz）的应用更能体现出ROF技术的巨大潜力和优势。ROF技术通过光纤链路在中心局（CO）和远端基站（BS）之间实现无线射频（RF）信号（包括毫米波段）的分发。ROF技术在简化远端基站的同时，也可以在中心局实现功能的集中化、器件设备的共享以及频谱带宽资源的动态分配，从而大幅

7、度降低整个宽535带无线接入系统的成本。在传统的无线通信系统中，大部分微波信号处理功能是在基站中通过电信号处理器来完成，从而受到诸多成本和带宽的限制。ROF系统中功能集中化的配置和光电域的转换使得在中心局完成一些全光微波信号的处理功能成为可能，如复杂码型的全光矢量调制（如UWB、QAM信号等）、光生毫米波、全光频率变换或混频和微波光子滤波等。与传统的电信号处理方法相比，全光微波信号处理的优势在于高带宽、低损耗、抗电磁干扰、并行处理能力、高的采样频率等。因此，研究毫米波信号的全光处理及光纤传输技术对于未来低成本、高性能

8、商用超宽带光纤无线接入系统的设计与应用具有重要意义。上述关键技术的突破可以简化远端基站结构，降低系统传输成本并提高系统传输性能、频谱效率、覆盖区域和灵活性，实现超宽带毫米波无线接入与光传输技术的融合。基于本研究小组近期的相关研究成果，本文对基于微波光子技术的光载无线系统及其相关技术进行了介绍和分析。重点介绍了全光UWB产生技术、光生微波技术、全