ROF无线接入技术研究

论文摘要

随着全球信息社会化的进程,人们提出了“无处不在的网络社会（UNS）”的目标,并且已经成为各国国家信息化战略发展的重点。当前,对高速多媒体移动通信的需求不断增加,无线通信系统对宽带传输能力的要求也越来越高,同时伴随着无线通信系统容量的快速增长,小区半径越来越小,微小区、微微小区数目迅速增加。另一方面,多种无线标准的存在又要求接入系统具备多业务操作的能力。中国已经开始了“无所不在的网络中国（U-China）”计划,如何解决建筑物内的无线高速数据传输和无线接入覆盖问题就成为迫切需要解决的技术关键。无线接入技术正面临着空前的挑战。刚刚提出的光纤射频（ROF,Radio over Fiber）无线接入技术成为解决上面问题的一项最有希望的技术之一。ROF无线接入技术的关键是要解决其链路传输性能受链路非线性影响问题,因此,本文的研究主要围绕链路中主要的非线性元件—激光器件和系统架构展开,主要包括以下内容和创新性的研究:1.针对理想微腔激光器,采用Volterra变换结合速率方程的方法,给出了二阶、三阶谐波和三阶互调失真表达式。分析了调制频率、偏置电流、腔体损耗、以及自发辐射因子和自发辐射寿命对微腔器件非线性失真的影响。分析结果显示,合理设计腔结构控制自发辐射参量,微腔器件可以获得较好的线性。2.分析了面发射微腔半导体激光器的非线性特性。分析了VCSEL的谐波和互调失真,并结合腔结构参数—有源层厚度和镜面反射率,分析了微腔结构参数变化对非线性失真的影响,结果表明薄有源层厚度、高镜面反射率、小光限制因子可获得较好的谐波和互调失真特性。3.分析了RF信号直接强度调制下,微腔效应对面发射微腔激光器瞬态响应的影响。针对OFDM-ROF系统,计算了OFDM在ROF链路中产生的带内噪声,推导了系统载噪比的表达式,分析了系统载噪比与光调制指数、光功率之间的关系。4.提出了用于无线医疗监护系统的ROF无线接入网结构,该结构利用了分布式天线系统的功能集成特点,并采用WDM技术优化下行容量,可提供低成本的接入架构。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 ROF系统、特点与应用
• 1.3 ROF技术发展动态
• 1.4 研究内容和意义
• 1.5 论文的创新点和内容安排
• 参考文献
• 第二章 微腔效应对激光器件谐波和互调失真的影响
• 2.1 引言
• 2.2 系统描述
• 2.2.1 IM-DD链路
• 2.2.2 微腔的结构
• 2.3 理论推导
• 2.3.1 速率方程理论
• 2.3.2 谐波和互调失真计算
• 2.4 仿真结果与分析
• 2.4.1 非线性失真随调制信号频率的关系
• 2.4.2 非线性失真随偏置电流的变化规律
• 2.4.3 腔体损耗对非线性失真的影响
• 2.4.4 自发辐射因子和自发辐射寿命对非线性失真的影响
• 2.5 小结
• 参考文献
• 第三章 射频信号调制下VCSEL的腔结构优化设计研究
• 3.1 引言
• 3.2 VCSEL的典型器件结构
• 3.3 VCSEL非线性失真分析
• 3.3.1 谐波和互调失真参数计算
• 3.3.2 存在光限制因子情况下调制频率和偏置电流对非线性失真的影响
• 3.3.3 光限制因子的作用
• 3.4 腔结构参数的优化分析
• 3.4.1 反射率和有源区厚度与非线性失真的关系
• 3.4.2 端面反射率对非线性失真的影响
• 3.4.3 有源区厚度对非线性失真的影响
• 3.5 小结
• 参考文献
• 第四章 信号在ROF系统中的传输性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 应用于无线通信领域时激光器件非线性分析
• 4.2.1 非线性分类
• 4.2.2 VCSEL的非线性
• 4.2.3 RF信号的失真分析
• 4.3 OFDM在ROF链路中的载噪比分析
• 4.3.1 OFDM-ROF系统模型
• 4.3.2 OFDM-ROF系统噪声分析
• 4.3.3 OFDM-ROF系统载噪比分析
• 4.4 小结
• 参考文献
• 第五章 基于ROF技术对远程医疗监控的接入架构设计
• 5.1 引言
• 5.2 系统分析及特点
• 5.2.1 无线监护系统的组成和特点分析
• 5.2.2 分布式天线系统
• 5.2.3 ROF组网中的技术分析
• 5.3 ROF无线接入网络架构
• 5.3.1 系统基本架构及操作
• 5.3.2 基站可采用的架构
• 5.4 小结
• 参考文献
• 第六章 结束语
• 6.1 论文总结
• 6.2 本论文不足和下一步的研究方向
• 致谢
• 攻读博士学位期间完成的论文
• 附录1
• 附录2