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山西日报

作者：本报记者

本报讯山西大学贾晓军教授团队在高速量子光载射频通信的研究近日取得进展，相关研究成果发表于国际期刊《物理评论快报》。量子态光场，是开展量子信息技术研究的重要量子资源。连续变量量子态光场具有确定性产生、高效率探测和与经... 详细信息

本报讯山西大学贾晓军教授团队在高速量子光载射频通信的研究近日取得进展，相关研究成果发表于国际期刊《物理评论快报》。量子态光场，是开展量子信息技术研究的重要量子资源。连续变量量子态光场具有确定性产生、高效率探测和与经典通信系统高度兼容的特点，特别适合于开......

关键词：量子密集编码光载射频通信

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模拟直调RoF链路性能优化研究

模拟直调RoF链路性能优化研究

作者：姚宜杭电子科技大学

学位级别：硕士

随着移动通信技术的飞速发展,高速率、低时延、低功耗的通信系统是当今社会的需求所在。传统电子技术难以产生、传输和处理5G高频信号,而光载射频通信技术利用光纤的大带宽、高速率、传输损耗、抗电磁干扰强等光纤通信技术的优点,配合... 详细信息

随着移动通信技术的飞速发展,高速率、低时延、低功耗的通信系统是当今社会的需求所在。传统电子技术难以产生、传输和处理5G高频信号,而光载射频通信技术利用光纤的大带宽、高速率、传输损耗、抗电磁干扰强等光纤通信技术的优点,配合无线通信所具有的接入便捷、广泛覆盖的优势性能,能够实现高速率数据信息的射频光信号传输。光载射频(Radio over Fiber,RoF)通信系统将复杂的信号处理工作集中在中心站完成,大幅拉低了基站成本。因此,研究光载射频通信技术的性能指标及其优化方案具有实际意义。论文的主要研究内容如下:(1)分析了国内外光载射频通信技术的发展历程和研究现状。研究了RoF链路的工作原理,比较了直接调制RoF链路和外调制RoF链路的不同结构和优缺点。研究了RoF链路的性能表征参数及测试法,包括链路增益、噪声系数、无杂散动态范围等。(2)搭建直调RoF链路,通过实验研究不同电光转换效率激光器、激光器不同偏置电流对直调RoF链路的性能指标的影响。分别将电光转换效率为0.12W/A和0.26W/A的两支激光器接入链路进行测试,实验证明随着激光器电光转换效率的提升,链路增益抬升6d B。通过选择激光器合适的偏置电流,将链路增益系数提高3 d B,噪声系数降低2d B,无杂散动态范围扩大10 d B。基于实验数据研究器件关键参数对直调RoF链路性能的影响并提出优化方案。(3)建立直调RoF链路传输256QAM矢量信号的系统模型。通过实验研究直调激光器不同电光转换效率、不同偏置电流、不同射频输入功率对链路传输性能的影响。实验证明,将激光器电光转换效率从0.12W/A提升到0.26W/A,链路EVM优化约0.2%;将激光器偏置电流从20m A提升到40m A,链路EVM优化约1.7%;将输入射频功率从-10d Bm提升到4d Bm时,链路EVM优化约2.3%。提高激光器电光转换效率,选择合适的偏置工作点和调制深度,都有助于链路传输质量的提升。利用Optisystem软件建立直调RoF链路传输256QAM矢量信号的仿真模型,研究不同激光器线宽、不同光纤色散对链路传输性能的影响。仿真结果证明,将激光器线宽从0.1 MHz降低到0.01 MHz,链路EVM优化约4.5%;将链路光纤色散从20 ps/nm/km降低到0 ps/nm/km,链路EVM优化约2.8%。使用窄线宽激光器和低色散系数光纤均能提升链路传输质量。

关键词：光载射频通信直接调制半导体激光器矢量信号传输

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大容量高性能光载射频传输关键技术研究

大容量高性能光载射频传输关键技术研究

作者：刘长林西安电子科技大学

学位级别：硕士

光载射频（Radio-over-Fiber,ROF）传输系统将光纤通信低损耗、大带宽、抗电磁干扰和无线通信随时随地可无线接入的优势互补,在消除电子瓶颈的同时,解决了无线信号远距离传输的问题。借助复用技术,ROF传输系统支持超宽带、大容量、高频... 详细信息

光载射频（Radio-over-Fiber,ROF）传输系统将光纤通信低损耗、大带宽、抗电磁干扰和无线通信随时随地可无线接入的优势互补,在消除电子瓶颈的同时,解决了无线信号远距离传输的问题。借助复用技术,ROF传输系统支持超宽带、大容量、高频谱效率、高链路质量的数据通信,可以应对多元化的场景需求,使下一代无线网络更加高效。ROF传输系统虽然有着无可比拟的优势,但针对ROF传输系统的研究仍存在些许不足。在传输容量方面,许多方案并未充分利用光载波的维度,限制了ROF传输系统的数据速率;在传输性能方面,ROF传输系统中存在的色散和非线性失真限制了系统的传输距离和线性度。本文首先介绍微波光子学,随后围绕ROF传输系统的基础理论,进行了深入的理论分析和验证,并针对以上问题,提出不同的解决方案:针对ROF系统传输容量需求,提出了基于双偏振-正交相移键控（Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying,DP-QPSK）调制器的相干ROF传输系统。通过对光载波的两个偏振态同时进行强度调制和等效相位调制,并辅以简单的数字域相位噪声消除算法,该系统能够同时传输四路微波矢量信号,显著提高传输容量。实验中,四路64-正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation,QAM）微波矢量信号经过该系统传输测得的误差矢量幅度（Error Vector Magnitude,EVM）分别是5.59%,3.65%,7.48%和5.97%,数据速率达到1.2 Gbit/s,且该系统的接收灵敏度较高,在接收光功率为-16.58 dBm的情况下,四路信号的EVM均低于10%。针对信号在ROF传输系统中受到的色散损伤,改善ROF传输系统性能,提出了基于马赫-曾德尔调制器（Mach-Zehnder Modulator,MZM）的色散补偿ROF传输系统。在信号频率和光纤长度一定的情况下,通过调整MZM的直流偏压对MZM下臂的光载波引入相移,该系统能够补偿信号在光纤传输中受到的色散,且系统增益得到提高。仿真中,相较于未补偿色散的双边带（Double Sideband,DSB）调制ROF系统,经该系统补偿色散后接收端信号的信噪比（Signal-to-Noise Ratio,SNR）提高了25.06 dB。最后对该系统进行偏振复用扩容,实现了传输容量的翻倍。针对信号在ROF传输系统中受到的非线性损伤,改善ROF传输系统性能,提出了基于克拉莫-克若尼（Kramers-Kronig,KK）检测的高线性ROF传输系统。通过KK检测,接收端仅需简单的结构即可恢复光电场的强度信息和相位信息,并将信号从相位信息中恢复,该系统能够实现信号在ROF系统中的线性传输。实验中,16-QAM和64-QAM微波矢量信号经过该系统后解调出的星座图清晰可见,且该系统有较好的线性度,无杂散动态范围（Spurious-Free Dynamic Range,SFDR）达到114.5 dB·Hz2/3。

关键词：光载射频通信相干检测色散补偿线性优化

ROF系统中基于四波混频的全光波长变换的研究

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半导体光电 2008年第2期29卷 239-242页

作者：曾军英余重秀马健新忻向军北京邮电大学电子工程学院光通信与光波技术教育部重点实验室北京100876

理论分析了基于四波混频(FWM)实现ROF(光载射频系统)全光波长变换。在分析基于高非线性光纤中FWM效应实现全光波长转换的基础上,指出影响转换效率的主要因素,讨论了提高转换效率的几种方法,采用提高非线性系数、光纤长度、调整泵浦光的... 详细信息

理论分析了基于四波混频(FWM)实现ROF(光载射频系统)全光波长变换。在分析基于高非线性光纤中FWM效应实现全光波长转换的基础上,指出影响转换效率的主要因素,讨论了提高转换效率的几种方法,采用提高非线性系数、光纤长度、调整泵浦光的功率以及信号光和泵浦光偏振方向之间的关系可以有效地提高基于FWM的波长变换效率,从而为在ROF系统中高效实现波长变换技术提供了依据。同时通过仿真实验,验证了已有的理论分析。

关键词：四波混频波长变换光载射频通信

单边带调制ROF链路中交叉相位引起的非线性串扰

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光子学报 2009年第6期38卷 1405-1408页

作者：曾军英余重秀忻向军马健新张锦龙北京邮电大学电子工程学院光通信与光波技术教育部重点实验室北京100876 五邑大学信息学院广东江门529020

利用非线性薛定谔方程,推导计算了基于光学单边带调制的光载射频链路中交叉相位调制引起的非线性串扰,建立了新的分析模型,并和抽运探测法进行了比较.该模型可以用来分析不同的ROF链路,特别是波分复用光电上转换链路.得到了单链路和波... 详细信息

利用非线性薛定谔方程,推导计算了基于光学单边带调制的光载射频链路中交叉相位调制引起的非线性串扰,建立了新的分析模型,并和抽运探测法进行了比较.该模型可以用来分析不同的ROF链路,特别是波分复用光电上转换链路.得到了单链路和波分复用链路的传输眼图.信道中由交叉相位调制引起的非线性串扰和调制频率,泵浦和探测能量,光纤长度以及信道间隔等有关,通过仿真验证了理论分析.

关键词：光纤通信技术光载射频通信非线性串扰单边带调制

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基于外调制器的全双工无线信号光传输系统

应用光学 2013年第2期34卷 368-373页

作者：李辉赵强李蕾黄威郭佳梁栋西安应用光学研究所陕西西安710065 西安电子科技大学通信工程学院陕西西安710071

提出了一种基于双平行马赫-增德尔调制器的全双工矢量信号传输系统。传统的光学倍频技术只适用于NRZ(not return to zero)等强度调制格式,而不适用于无线通信中常用的MPSK、MQAM等矢量信号调制技术,用传统的倍频技术生成光毫米波后,用... 详细信息

提出了一种基于双平行马赫-增德尔调制器的全双工矢量信号传输系统。传统的光学倍频技术只适用于NRZ(not return to zero)等强度调制格式,而不适用于无线通信中常用的MPSK、MQAM等矢量信号调制技术,用传统的倍频技术生成光毫米波后,用滤波器将其2个边带分开,在其中一个边带上调制矢量信号,这样幅度和相位信息被正确保留,且使用了8倍频模块,降低了传输过程中对光电器件的带宽要求。理论分析和仿真结果表明:通过此方法产生的携带在60GHz载波上的625-Msymbol/s的4QPSK信号,经过20km单模光纤传输后,误差向量幅度损耗可以忽略不计。

关键词：光载射频通信光生毫米波矢量信号调制双平行马赫-增德尔调制器

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偏振与八倍频毫米波信号生成技术研究

偏振与八倍频毫米波信号生成技术研究

作者：占欢西安电子科技大学

学位级别：硕士

光载射频通信（ROF）是将无线通信和光纤通信结合起来的无线接入技术，具有带宽大、成本低、损耗小以及抗电磁干扰等优点，很好地满足了高速大容量无线通信的需求，是下一代宽带无线接入的解决方案之一。产生毫米波的高品质信号是ROF系... 详细信息

光载射频通信（ROF）是将无线通信和光纤通信结合起来的无线接入技术，具有带宽大、成本低、损耗小以及抗电磁干扰等优点，很好地满足了高速大容量无线通信的需求，是下一代宽带无线接入的解决方案之一。产生毫米波的高品质信号是ROF系统的关键，其中采用光学的方法产生高频率的毫米波信号，结构简单、成本低，是光载射频通信的关键技术。本文首先介绍了偏振的有关理论基础知识，然后对波片怎么改变偏振态进行了数学推导，并验证了使用1/4波片、1/2波片和1/4波片级联能够将任意输入偏振态转变为任意偏振态输出，因此就可以通过调整级联波片的相对位置来改变偏振态，使得两正交偏振轴有相应的相位差，偏振调制器就是基于此原理来调整两偏振轴的相位差，使其达到合适的偏置点;其次用数学公式推导了偏振调制器加起偏器可以等效于强度调制器，并对它们就偏置在最大点、最小点以及正交点进行了仿真;然后对两强度调制器级联产生八倍频进行了数学推导，以及仿真分析了各实际器件参数对系统的影响，并提出使用两偏振调制器并联或级联的方式产生八倍频，由于它没有强度调制器偏置点漂移的弊端，而且消光比高，因此此系统比较稳定，并在仿真中能达到45dB以上的射频杂散抑制比;最后根据理论分析，对实验室现有器件搭建了两强度调制器级联产生八倍频方案的实验，由于器件参数以及精确度等问题，最后达到杂散抑制比为21.3dB。

关键词：光载射频通信偏振态强度调制器偏振调制器光学八倍频

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光生毫米波倍频技术与传输性能研究

光生毫米波倍频技术与传输性能研究

作者：王军西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着固定网络和无线接入网络对带宽需求的急剧增长,光载射频通信(radio-over-fiber,RoF)技术因其在系统容量、带宽和移动性方面的优势受到了越来越广泛的关注。其中光生毫米波技术是RoF系统的关键技术之一。本论文主要对多倍频毫米波光... 详细信息

随着固定网络和无线接入网络对带宽需求的急剧增长,光载射频通信(radio-over-fiber,RoF)技术因其在系统容量、带宽和移动性方面的优势受到了越来越广泛的关注。其中光生毫米波技术是RoF系统的关键技术之一。本论文主要对多倍频毫米波光学产生技术及其传输性能进行了研究。论文首先介绍了光生毫米波技术的基本原理及关键技术,然后提出了三种新型基于外调制器产生多倍频毫米波的方案,并对基于毫米波的RoF传输系统进行了研究,具体研究工作如下:1.提出了三种基于外调制的多倍频光生毫米波技术方案。方案一,基于一个集成的偏振复用双平行马赫曾德尔调制器(PDM-DPMZM)通过合理的设置射频驱动信号、偏振控制器的角度以及调制器的工作点来产生八倍频光学毫米波信号。该方案不需要任何光或电的滤波器,并且该方案对调制指数没有非常严格的要求;仿真结果显示,当调制指数设置在一个合理的范围(4.29.6),可以由一个10GHz的射频驱动信号产生80GHz的毫米波信号,产生的电谱非常纯净,信噪比(SNR)达到了51.3dB;方案二,基于两个并联的偏振调制器(Pol M)实现十二倍频光学毫米波信号。该方案中偏振调制器(PolM)具备高的消光比并且不需要直流偏置,从而避免了直流偏置漂移问题,保证了系统良好的稳定性。方案三,基于两个级联的双偏振调制器(DPol-MZM),不使用任何光和电的滤波器产生二十四倍频光学毫米波信号。通过合理的设置射频驱动信号、双偏振调制器(DPol-MZM)的工作点、光信号的偏振方向,产生了正负十二阶光边带。通过仿真实现了由一个5GHz的射频驱动信号产生120GHz的毫米波信号2.提出了一种基于集成的双偏振调制器(DPol-MZM)产生二倍频微波光子移向器的方案,仿真结果显示,通过简单的调节光的偏振方向,从检偏器输出的毫米波信号就可以实现0-360相移,并且在相移调节过程中,信号的幅度始终保持不变。3.介绍了全双工RoF系统,并研究了基于十二倍频光生毫米波方案的全双工RoF链路,通过仿真验证了该链路的眼图以及误码率与接收光功率的曲线图,仿真结果显示:下行链路和上行链路在BTB情况下以及经过光纤传输10km、30km、50km后数据解调后的眼图的幅度和宽度没有发生变化,说明下行链路和上行链路均对光纤色散引起的周期性衰落及码元缩窄效应不敏感;对于下行链路,当接收到的光功率在-17.5dBm以上时,误码率均在10以下;对于上行链路,当接收到的光功率在-23.3dBm以上时,误码率均在10以下。4.简单介绍了太赫兹波技术,并提出了基于微波光子学产生太赫兹波的方案。仿真结果显示:通过25GHz的本振信号生成了0.3THz太赫兹波,生成太赫兹波的功率为90μW。

关键词：微波光子学光载射频通信偏振调制器移向器毫米波产生太赫兹波

基于电光调制器的毫米波倍频产生与RoF传输技术研究

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基于电光调制器的毫米波倍频产生与RoF传输技术研究

作者：尹小杰西安电子科技大学

学位级别：硕士

融合光纤通信与微波技术优势于一身的微波光子学近年来备受关注。微波光子技术的一个典型应用即是光载射频通信（Radio-over-Fiber，RoF）系统，由于RoF可以提高系统传输容量、带宽和移动性而服务于固定及移动用户，其被认为是未来毫米... 详细信息

融合光纤通信与微波技术优势于一身的微波光子学近年来备受关注。微波光子技术的一个典型应用即是光载射频通信（Radio-over-Fiber，RoF）系统，由于RoF可以提高系统传输容量、带宽和移动性而服务于固定及移动用户，其被认为是未来毫米波频段最具吸引力的宽带无线接入解决方案。光生毫米波技术对于RoF系统以及其他应用都是至关重要的。本论文主要对高质量的毫米波光学倍频产生技术以及全双工RoF传输系统进行了研究，取得了多项创新成果。首先，本文提出并仿真实现了两种新型多倍频毫米波生成方案。方案一基于一个双平行马赫–曾德尔调制器，通过简单设置可以实现十二倍频的毫米波生成，光边带抑制比（OSSR）和射频杂散抑制比（RFSSR）均高于30dB。在方案二中，利用了两个双平行马赫–曾德尔调制器的并联结构来实现八倍频或者十六倍频的毫米波产生。对两种方案的理论分析研究和仿真结果表明，射频驱动电压偏离、直流偏置漂移以及调制器消光比等参数可能会影响生成毫米波抑制比的性能。其次，基于八倍频毫米波生成和波长再利用原理，本文提出了一种成本效益高的全双工RoF传输系统。在该系统中，基站由于没有使用光源而被简化，同时在基站通过对下行链路信号波长的再利用产生的毫米波本振，可以将上行链路毫米波信号下变频到一个较低频率后再传输。该方案对光功率利用效率高，同时降低了对微波光子器件频率响应的需求，从而能够降低系统成本。理论分析和仿真实验结果表明下行链路和上行链路信号在传输过程中对光纤色散不敏感。最后，出于对太赫兹波应用需求的考虑，本文基于多倍频产生技术，探索性研究和仿真演示了太赫兹波生成方案，利用所提的十二倍频器结构得到了功率为89μW的0.3THz太赫兹波。

关键词：微波光子学电光调制器毫米波倍频产生光载射频通信太赫兹波