ROF系統(tǒng)60GHz毫米波產(chǎn)生方法的研究摘要:ROF(Radio-over-Fiber)系統(tǒng)中光纖的色散是影響系統(tǒng)性能最主要的因素，傳統(tǒng)的調(diào)制方式將會引起嚴(yán)重的色散問題。本文對ROF系統(tǒng)中光毫米波副載波的幾種主要的產(chǎn)生方法進(jìn)行了綜述，著重介紹了利用直接調(diào)制，外部調(diào)制以及光外差技術(shù)產(chǎn)生光毫米波的方案。為了實現(xiàn)高速大容量的寬帶傳輸，該論文設(shè)計了一種利用光交錯復(fù)用器產(chǎn)生的 60GHz毫米波，并能夠?qū)崿F(xiàn)光載波的重復(fù)利用的ROF系統(tǒng)。關(guān)鍵詞:R0F光毫米波光學(xué)抑制載波調(diào)制引言無線化和寬帶化是當(dāng)今通信業(yè)乃至整個信息業(yè)的熱點。無線通信使得在任何時候、任何地方與任何人之間的通信成為可能，而寬帶通信可以將數(shù)據(jù)、話音、視頻和多媒體等各種業(yè)務(wù)信息很快地傳送到企業(yè)和家庭個人用戶 ，豐富了人們的工作以及生活。所以，這兩者的結(jié)合無疑是未來通信的發(fā)展方向?；赗OF(Radio-Over-Fiber技術(shù)利用光纖和高頻無線電波各自的優(yōu)點，能實現(xiàn)大容量、低成本的射頻信號有線傳輸和超寬帶無線接入，具有低損耗、高帶寬、不受無線頻率的干擾、便于安裝和維護(hù)、功率消耗小以及操作更具靈活等優(yōu)點。ROF基本概念所謂ROF技術(shù)就是指利用光纖代替大氣作為一種傳輸媒質(zhì)來傳輸信號(如：基帶、中頻或射頻信號)的一種傳輸技術(shù)。其系統(tǒng)框圖如1-1所示。由圖可知，多個基站(BS)S過光纖與中心站(CS相連接。光纖僅僅起傳輸作用，交換、控制和信號的再生等都集中在中心節(jié)點。對于下行信號傳輸而言，首先在中心節(jié)點(CS處利用光器件和全光技術(shù)對信號進(jìn)行調(diào)制和光電變換 ，然后將變換后的光信號通過光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端基站，最后在遠(yuǎn)端基站通過光電探測和解調(diào)技術(shù)得到所要傳送的信號，并通過天線發(fā)送出去。光電探測和解調(diào)后的電信號符合諸如 GSM、UMTS和無線局域網(wǎng)等無線應(yīng)用的規(guī)范。對于上行信號傳輸而言，首先將天線接收到的信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的頻率下變換，然后經(jīng)過光纖傳輸?shù)街行墓?jié)點(CS)最后通過光電檢測和所需的頻率下變換得到基帶信號。ROF光毫米波產(chǎn)生的方法為了降低成本和實現(xiàn)寬帶通信，射頻光纖傳輸方案相對有很大的優(yōu)勢。但是，從上述射頻光纖傳輸方案的優(yōu)缺點可以得出,這一系統(tǒng)受光纖中色散的影響比較嚴(yán)重。 為了減小光纖中的色散對所傳輸?shù)男盘柕挠绊?，延長信號的傳輸距離，需要采用新型的調(diào)制格式。而在調(diào)制格式的選擇上，需要使得它們滿足有較為緊湊的調(diào)制信號頻譜，這對于提高頻譜利用率和群速度色散容限是有好處的。且這些調(diào)制也需要有較高的非線性容限和發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡單的特點。1直接強(qiáng)度調(diào)制直接調(diào)制技術(shù)是最為簡單直接的毫米波副載波產(chǎn)生技術(shù)，其實現(xiàn)主要依靠一個直接調(diào)制的半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管。如圖2-1所示，首先將數(shù)字信號加載到本地振蕩信號上然后用本振信號調(diào)制激光器的驅(qū)動電流。通過驅(qū)動電流的變化來改變輸入光波的功率，實現(xiàn)光強(qiáng)度調(diào)制，從而將系帶數(shù)據(jù)信息直接加載到光波上。直接調(diào)制法的最大優(yōu)點就是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，但是由于半導(dǎo)體激光器和發(fā)光二級管的弛豫振蕩和頻率碉啾特性 ，該技術(shù)只能應(yīng)用于低頻系統(tǒng)。由于中心站和基站都要使用毫米波段的光調(diào)制器，該方法不利于系統(tǒng)的實現(xiàn)和推廣。3.2外部調(diào)制技術(shù)相比直接調(diào)制技術(shù)，外部光學(xué)調(diào)制技術(shù)可以提供更高的調(diào)制帶寬，一般在20?40GHZ甚至可以達(dá)到70GHZ以上。其基本原理就是將本地振蕩信號通過一個外部光學(xué)調(diào)制器調(diào)制到光載波上。通過調(diào)節(jié) Mach-Zehnder調(diào)制器(LN-MZM)兩臂上偏置的電壓和射頻信號的相位可以實現(xiàn)不同的頻譜結(jié)構(gòu)，如雙邊帶(DSB)單邊帶(SSB)光載波抑制(0CS。其裝置結(jié)構(gòu)如圖2-2所示基于0CS調(diào)制技術(shù)改進(jìn)的光毫米波產(chǎn)生技術(shù)由于毫米波器件要求非常嚴(yán)格，尤其是毫米波波放大器對外圍電路以及直流電壓等有嚴(yán)格的要求，另外，由于各種毫米波段器件價格比較昂貴，由于ROF系統(tǒng)需要大量的基站，這樣不利于系統(tǒng)的推廣與升級。所以提出了利用光放大器放大帶有數(shù)據(jù)信號的光信號，然后經(jīng)過光電檢測，轉(zhuǎn)化為電信號后可以直接通過天線傳輸給用戶單元，并提出利用光交織復(fù)用器實現(xiàn)光載波的復(fù)用，實現(xiàn)上行鏈路的傳輸。其原理框圖如圖3-1o結(jié)束語為了在基站中實現(xiàn)光載波的復(fù)利用，在基站中我們將OCS信號和連續(xù)波激光器產(chǎn)生的激光信號通過一個理想的復(fù)用器后通過10km的單模光纖傳輸。為了產(chǎn)生60GHz的光毫米波，基站中采用了一個50G/25G的光交織復(fù)用器分離光載波和攜帶信號的OCS信號。全雙工60GHz的光纖無線通信系統(tǒng)利用改進(jìn)的0CS調(diào)制方式并使用了光交織復(fù)用器分別在下行和上行鏈路實現(xiàn)單波長和雙波長調(diào)制，實現(xiàn)了基站探測，調(diào)制以及射頻的上/下變頻的功能，從而實現(xiàn)了簡單廉價的基站設(shè)計，克服了光纖鏈路色散的影響。參考文獻(xiàn)：潘英華，林如儉，修明磊.60GHz毫米波R0F系統(tǒng)的光源研究，光通信技術(shù),2006,11:41-42.甘仲民，張更新，王華力等?毫米波通信技與系統(tǒng)M.北京：電子工業(yè)出版社，2003:505-507.楊湘云，胡薇薇徐安士?毫米波ROF光通信系統(tǒng)中的信號傳輸色散影響的研究[J].北京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2006,42(3):401-405.HongBongKim,MarcEmmelman,etARadiooverFiberNetworkArchitectureforRoadVehicleCom