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ROF(光纤无线融合)作为未来宽带接入系统的关键技术之一,对于实现传输数G- bps(比特每秒)的无线/有线业务有着十分重要的作用。OFDM(正交频分复用)技术具有频谱利用率高、抵抗色散等优点,它与 ROF的结合成为了近期研究的热点之一,另一方面,如何降低OFDM信号PAPR(峰均比)也是亟需解决的问题。本文就ROF技术中毫米波的产生及全双工通信、有线和无线的融合接入、降OFDM信号的PAPR、混沌在宽带OFDM-ROF的应用等若干问题进行研究,对将来宽带光载无(有)线通信网络的发展具有重要的理论意义与应用价值。本文获得主要成果如下: (1)双频毫米的产生及全双工ROF系统 提出了一种利用2个相位调制器产生双频毫米波的全双工ROF系统。理论分析了双频毫米波的产生原理,仿真验证了系统传输信号的可行性。将2.5Gbit/s的基带信号调制在双频毫米波上,传输25km的 SSMF(单模光纤),发现误码率在10-9的功率损耗小于1dB。研究发现,60GHz毫米波信号的误码性能要略优于40GHz毫米波信号,这是因为60GHz毫米波由单边带光信号产生的,信号只加在一个边带,而40GHz毫米波由两个一阶边带产生的,色散导致的走离效应相对严重,实际应用中,用户可以根据带宽需求灵活选择波长。 然后提出了一种高阶OFDM调制的全双工40GHz的单边带ROF系统。理论上分析了系统的工作原理,仿真验证了双工传输OFDM信号的可行性。由于上行链路的光载波由下行链路中提取重利用得到,其光谱受到色散效应、噪声及下行调制信号的影响而被展宽,从仿真结果看,误码率相同时,上行链路接收信号的光信噪比要比下行略高。实际使用中,只要合理配置线路,适当控制上下行链路的调制深度,这种影响可以忽略。 (2)有线和无线的融合接入系统 提出了只用一个PM(相位调制器)实现信号调制、传输,在接收端通过有线和无线方式解调的系统结构。理论上分析了系统的工作原理,2.5Gbps的NRZ(非归零)信号通过PM调制到光波上,在接收端通过光分叉交织将两个一阶边带(载有NRZ码的光毫米波信号)和中心载波(类似载有NRZ码的OOK(二进制振幅键控)分开,从而以无线和有线方式解调信号。仿真结果表明,其功率损耗可以忽略不计。由于 PM不需要复杂的直流控制,提高了系统的稳定性和可靠性,且无线和有线的解调方式增强了系统的灵活性。 提出了一种16QAM(正交幅度调制)OFDM调制的全双工WDM-ROF-PON(光纤无线接入波分复用无源光网络)结构。分析了系统的工作原理,下行链路传输载有10Gbps的16-QAM OFDM强度调制信号的60GHz光毫米波,在光网络单元中以无线和有线方式恢复原始的基带信号,同时采用波长重利用技术,上传OFDM的上行数据。仿真结果表明,下行链路信号对上行OFDM信号的影响较小,相互之间的串扰可以忽略。考虑无线和有线接收的灵活性、产生远端相干本振信号的经济性、上行OFDM信号的频谱高效性,该结构不失为经济、高效的数据传输业务方案。 (3)选择性映射降强度调制直接检测系统和ROF中光OFDM信号的PAPR 提出了采用SLM(选择性映射)技术降PAPR的光OFDM IM/DD(强度调制-直接检测)系统并通过实验验证。首先随机控制SLM技术中的旋转因子,然后将低PAPR的OFDM信号通过100km的单模光纤传输,实验结果表明接收机的灵敏度和误码性能有较好的提高。同时提出了一个采用SLM技术降低PAPR的全双工WDM-ROF(光纤无线接入波分复用网络)系统,双向传输的16QAM-OFDM信号都具有低PAPR特性。仿真结果表明,下行(上行)信号经过42km的SSMF,在误码率为10-3时,其功率损耗不超过2(3)dB,有效提高了接收机的灵敏度。 (4)混沌在宽带OFDM-ROF的研究 实验研究了基于混沌和SLM技术降低OFDM信号的IM/DD系统。首先提出了参数相互变化的混合混沌系统,并利用它控制CSLM(混沌选择性映射)技术中的旋转因子,得到PAPR最低的OFDM信号,然后将3.28Gbit/s的OFDM信号传输100公里的单模光纤,实验结果表明接收机的灵敏度和误码性能有较好的提高,与光通信系统中传统SLM技术相比,需要传输的边带信息大大减少,提高了系统的数据传输效率,且边带信息不随相位序列个数的增加而增加。 在此基础上,仿真模拟了基于混沌加密图像的256QAM-OFDM ROF保密通信系统。将 Lena灰度图像用混沌信号进行加密,用CSLM技术将密图编码成低PAPR的256QAM-OFDM信号,再将该信号调制到30GHz单边带光毫米波信号上并传输了25km SSMF。从恢复的星座图来看,星座点基本聚集在相应发射点附近,误码率较低;从解密的结果看,在密钥和系统参数匹配的情况下,可以正确解调出原始图像。