孫振宇 王佳婧

（1.91913部隊(duì)，遼寧 旅順 116041；2.哈爾濱工程大學(xué)，信息與通信工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001；3.92373部隊(duì)，遼寧 大連 116001）

1 光載射頻（ROF）通信技術(shù)

1.1 光載射頻簡介

融合光纖通信和移動通信技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的光載射頻（ROF）通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)寬帶無線信號傳輸?shù)挠行侄?，該技術(shù)利用光纖的幾乎無限的帶寬資源和低損耗優(yōu)勢，使多路寬帶無線信號的傳輸距離達(dá)數(shù)十公里，并可以將原來放置在基站的高頻設(shè)備轉(zhuǎn)移到中心站實(shí)現(xiàn)資源共享，進(jìn)而可對數(shù)量龐大的基站的結(jié)構(gòu)和功能（光電、電光轉(zhuǎn)換和天線收發(fā)是必備功能）進(jìn)行簡化，降低系統(tǒng)成本。同時在ROF系統(tǒng)中采用光學(xué)方法產(chǎn)生毫米波信號，可以簡化基站和中心站的結(jié)構(gòu)。因此，基于ROF技術(shù)的無線通信系統(tǒng)能夠使寬帶無線接入的實(shí)現(xiàn)更加容易。

1.2 ROF技術(shù)的無線通信系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢

基于ROF技術(shù)的無線通信系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢，它不僅可用于寬帶無線接入，而且在車載移動通信、熱點(diǎn)地區(qū)和室內(nèi)覆蓋、雷達(dá)信號傳輸?shù)确矫嬗袕V闊的應(yīng)用前景。構(gòu)建城域?qū)拵ЬW(wǎng)、建設(shè)覆蓋城鄉(xiāng)的信息服務(wù)體系已列為北京市信息化發(fā)展規(guī)劃以滿足未來對寬帶接入需求，以ROF技術(shù)為基礎(chǔ)的無線寬帶接入能夠提供更大的接入帶寬和靈活性，可以為北京市城域?qū)拵ЬW(wǎng)的無線接入部分提供技術(shù)支撐。

1.3 光標(biāo)記交換介紹

另外，在光標(biāo)記交換領(lǐng)域，利用高頻的無線信號調(diào)制光波實(shí)現(xiàn)的副載波（SCM）光標(biāo)記和光載波抑制（OCSS）光標(biāo)記現(xiàn)已有一些研究，這兩種標(biāo)記實(shí)現(xiàn)方案有很好的應(yīng)用前景，但還有一些問題需要深入研究，本論文對SCM光標(biāo)記信號的傳輸距離受限問題和OCSS光標(biāo)記分組的全光波長變換問題進(jìn)行了深入研究，并得到了一些有價值的結(jié)論。

2 射頻調(diào)制的光標(biāo)記交換技術(shù)

直接調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生的光載毫米波信號的基本原理及其性能?；贛-Z結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰外調(diào)制器的光外調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生的三種頻譜結(jié)構(gòu)（DSB、SSB和OCS）的光載毫米波信號的機(jī)理和所需要的偏置電壓、射頻信號的幅度和相位等參數(shù)，并對所產(chǎn)生的光載毫米波信號的光譜結(jié)構(gòu)和光電流等進(jìn)行了詳盡的理論和實(shí)驗(yàn)研究。DSB光載毫米波信號的頻譜效率只有SSB和OCS光載毫米波信號的頻譜效率的一半；產(chǎn)生相同頻率的光載毫米波信號，OCS調(diào)制方案所需要的射頻信號頻率只有DSB和SSB調(diào)制方案的一半；在光纖傳輸之前，這三種光載毫米波各光波成分的初始相位雖然不同，但由光電探測器解調(diào)得到的毫米波信號性能并無明顯差別。在分析鈮酸鋰調(diào)制器的調(diào)制特性的基礎(chǔ)上，得到了光載毫米波載波各光頻成分的初始相位與調(diào)制深度之間的關(guān)系，為后面推導(dǎo)DSB光載毫米波幅度衰落的節(jié)點(diǎn)和腹點(diǎn)位置奠定了基礎(chǔ)。

3 光載毫米波在光纖中傳輸時受的影響

DSB光載毫米波載波沿光纖傳輸時光電流的射頻成分的幅度衰落，射頻幅度衰落節(jié)點(diǎn)和腹點(diǎn)位置與三個光頻成分的初始相位之間的關(guān)系，并推導(dǎo)了衰落周期公式。通過光纖色散對OCS光載毫米波信號在光纖傳輸中性能影響的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)OCS光載毫米波被數(shù)據(jù)信號調(diào)制時，信號光電流的射頻成分沒有幅度衰落和由光纖色散引起的射頻信號脈沖變窄，而光電流中的基帶信號的脈沖寬度逐漸變寬。對這一現(xiàn)象原因進(jìn)行理論分析后，得到了脈沖變窄與信號傳輸距離、光纖色散和光載毫米波信號頻率之間的關(guān)系，并給出了OCS光載毫米波信號最大傳輸距離公式。

通過光纖色散對OCS光載毫米波信號在光纖傳輸中性能影響的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，得到了毫米波信號的光電流射頻成分幅度衰落與光載毫米波頻譜結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，從理論上得到了脈沖變窄與信號傳輸距離之間光纖色散和光載毫米波信號頻率之間的關(guān)系，并推導(dǎo)了SSB光載毫米波信號最大傳輸距離公式。在此基礎(chǔ)上提出了克服脈沖變窄的方案（即將信號脈沖調(diào)制在單個載波上，而另一個光載波沒有信號），仿真結(jié)果表明該方案能夠大大延長SSB光載毫米信號的傳輸距離。

4 ROF雙工鏈路和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

ROF系統(tǒng)中全雙工鏈路的實(shí)現(xiàn)方案：從ROF系統(tǒng)的要求出發(fā)分析了基站的簡化思路，研究了將射頻信號源轉(zhuǎn)移到中心站、利用雙工的光/電和電/光轉(zhuǎn)換器等方法簡化基站功能及結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方案；根據(jù)光載射頻信號的光譜特點(diǎn)， WDM在ROF系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用波長間插方法實(shí)現(xiàn)多路光載射頻信號的波分復(fù)用，能夠進(jìn)一步提高光纖帶寬的利用率；接著從理論上分析了WDM-ROF系統(tǒng)存在的三種信道間竄擾；最后分析了ROF系統(tǒng)中的星型、環(huán)型和總線型三種基本的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。

在討論光標(biāo)記交換技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，分析了基于射頻調(diào)制的副載波復(fù)用（SCM）光標(biāo)記實(shí)現(xiàn)方案，深入研究了光纖色散對SCM光標(biāo)記信號傳輸性能的影響以及載荷與標(biāo)記信號之間的竄擾問題。理論分析和仿真結(jié)果表明：由光纖色散引起的SCM光標(biāo)記信號脈沖展寬對信號傳輸距離、眼圖張開度等鏈路性能有明顯影響，造成標(biāo)記信號的傳輸距離受限。在此基礎(chǔ)上提出了利用改進(jìn)的射頻調(diào)制方式增加SCM光標(biāo)記信號的傳輸距離、減小竄擾的措施；分析表明通過提高中間節(jié)點(diǎn)光柵的載波抑制比可以減小來自載荷的竄擾。

對基于HNL-DSF的FWM效應(yīng)的單泵浦和雙泵浦全光波長變換的頻譜結(jié)構(gòu)、偏振敏感性等特性進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)在單泵浦情況下光標(biāo)記分組的頻譜發(fā)生翻轉(zhuǎn)，且對偏振很敏感；而在共極雙泵浦情況下波長變換所產(chǎn)生的新OCSS光標(biāo)記分組的頻譜發(fā)生平移且偏振不敏感；通過對雙泵浦情況下兩個泵浦光的偏振方向?qū)ΣㄩL變換的偏振敏感性和轉(zhuǎn)換效率影響較大，發(fā)現(xiàn)在正交雙泵浦情況下，波長變換的轉(zhuǎn)換效率很低，且對信號光偏振很敏感。

[1]肖迪.基于副載波復(fù)用的光標(biāo)記識別提取技術(shù)的研究[D].長春：長春理工大學(xué)，2011.

[2]胡曉明.正交光標(biāo)記交換中新型調(diào)制格式的研究[D].北京：北京郵電大學(xué)，2009.