基于多芯光纤的光载无线系统研究

作     者：宋云宇 

作者单位：北京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：戴一堂

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：光载无线 空分复用 多芯光纤 差分脉冲编码调制 

摘      要：随着近些年来万物互联概念的提出,工业互联网、物联网、无人驾驶等领域不断发展,全球的移动数据流量正在逐年呈爆发式增长,移动前传的公共无线接口(CPRI)的数据速率也一直飙升,限制了下一代移动通信系统中集中式无线接入网(C-RAN)的发展。针对目前移动前传中CPRI接口数据速率过高的问题,论文研究了基于多芯光纤(MCF)的光载无线(RoF)系统,具体的内容和创新成果如下:1.模拟光载无线系统中信号无需采样和量化,能够缓解CPRI接口数据速率过高的问题。论文利用八芯光纤分别搭建空分复用(SDM)技术、空分复用技术结合波分复用(WDM)技术的模拟光载无线系统传输WLAN、LTE-TDD两种制式的无线信号。系统中传输的WLAN信号符合IEEE802.11ac标准,载频为2.4GHz,带宽为20MHz。系统中传输的LTE-TDD信号符合3GPP标准,载频为2.6GHz,带宽为20MHz。在搭建的模拟光载无线实验链路中,WLAN信号的EVM可达到1.65%以下,满足IEEE 802.11ac标准的EVM阈值要求,LTE-TDD信号的EVM性能可达到2.20%以下,满足3GPP标准的EVM阈值要求。2.基于高效量化编码算法的数字光载无线技术能够通过降低量化位数有效缓解因高量化位数造成的CPRI接口数据速率过高的问题。论文分别利用七芯和八芯光纤搭建基于SDM技术的数字光载无线系统,传输信号载频为2.5GHz,调制格式为64QAM-OFDM,量化方案分别采用预测阶数为3,训练比率为0.01的DPCM方案和PCM方案。低量化分辨率时,DPCM方案相比于PCM方案能够获得4～7dB的量化信噪比增益。在搭建的数字光载无线实验链路中,当3～5比特量化时,采用DPCM方案比PCM方案的系统EVM性能更优。当OFDM信号的带宽分别为20MHz、100MHz时,3比特量化下DPCM方案的信号EVM比PCM方案的低2.2%和6.3%以上。以上实验验证了基于多芯光纤传输机制的高保真、低成本、大容量光载无线传输方案的可行性。