同时传输无线和有线业务的光纤无线通信系统研究

陈笑梅

(湖南师范大学期刊社,中国 长沙 410081)

混合网络即有线业务网络和无线业务网络的混合，就现在来看我们希望能够利用ROF系统的高带宽、抗干扰性能好、低损耗等优点来同时传输有线业务和无线业务．但最近几年，由于大量的已铺设光纤未得到充分的利用，电信业务在长距离骨干网和城域网方面的发展速度缓慢．所以随着对超高速、实惠并能提供交互式多媒体服务的通信方式需求的增长，宽带移动通信吸引了人们极大的研究兴趣，遍及全球的用户、政府部门、电缆经营商和电信服务提供商对宽带接入网的关注日益增加．

为了充分利用光纤的巨大带宽以降低成本并结合无线通信技术的灵活性，无线网络和光网络的融合理所当然的成为一种既能增加接入网容量和移动性，又能降低运营成本的潜在解决方案．国际上对“可移动超大容量超高速”的光纤传输无线信号(ROF)通信系统的研究工作越来越给予极大的关注[1-5]．ROF的概念融合了2种常规技术——无线射频技术和光纤有线传输技术．光纤链路提供长距离的传输，终端和终端用户之间的通信由无线射频来完成．ROF 技术充分结合光纤和高频无线电波传输的特点, 能实现大容量、低成本的射频信号有线传输和超过1 Gbit/s 的超宽带无线接入, 并具有覆盖面广、易于动态管理和维护等特点, 未来在超宽带蜂窝网络、室内无线局域网络、卫星通信、视频分布式系统、智能交通通信和控制等领域具有巨大的应用前景[6-9]．

1 新的有线、无线混合网络原理

本文作者提出一种基于MZM调制器的载波抑制生成的毫米波的方式实现混合网络，见图1．首先利用光源CW产生连续的光信号，其光功率谱见图上．然后我们采用分路器将光信号分为2路，一路去调制有线信号，一路去调制无线信号．有线信号链路我们采用强度调制方式(IM),见图1经过有线信号调制后功率谱形状没有发生改变，事实上其实只有分布中心频率不变，形状还是会发生改变的．而对于无线信号链路则要复杂许多，因为这里我们采用的是双臂的MZM，而且调制方式采用的是偶边带抑制调制．经过偶边带抑制的信号再通过分路器分为2个信号，一路通过滤波器滤出一阶右边带，然后与无线信号进行AM调制；另外一路只需滤出一阶左边带，2个链路各自信号处理完后利用耦合器将光信号耦合.由于平常的数字基带信号的频率都比较低,所以调制到载波中心频率的有线信号和调制到一阶右边带的无线信号是不会发生功率分量混叠而产生干扰的．但是由于数字基带信号的功率分布在整个频域，虽然只有主瓣处分量最大，但是由于偶边带调制后其功率分量在一阶边带也不是很大，这样可能会影响到无线信号最后的解调，因此我们将其通过滤波器只取主瓣处．这样就可能导致有线信号由于部分功率丢失导致解调效果不是特别好，但是由于其它从瓣分量较少，不会有太大影响．考虑完这些后我们利用光纤将调制信号传至基站(BS)，在基站处理信号然后将其传输给用户，对于有线链路我们直接拍频后就可以将信号传输给用户，对于无线链路显然拍频后还是要将电毫米波信号通过天线发射出去，但是之前可能会通过功率放大器．

图1 混合网络原理

2 仿真结果分析

利用MZM调制器载波抑制方式实现有线和无线业务同时传输的各点的功率谱见图2.图2详细地列出了各标记点的功率谱，无线链路MZM调制器的参数的设置按照前面的分析设置实现偶边带抑制调制．

(A)载波；(B)MZM调制器调制后；(C)无线信号调制到一阶右边带后；(D)一阶左边带(E)有线信号强度调制后；(F)光纤传输前；(G)光纤传输后；(H)有线链路光电转换前；(I)无线链路光电转换前(J)提取的一阶左边带(K)电毫米波；(L)上行链路到达中心站图2 利用MZM调制器载波抑制方式实现有线和无线业务同时传输的各点的功率谱

上面都是第一种方案中标记的各点的功率谱，通过观察发现各点的功率分布，论证了这个系统是可行的．

3 结论

作者主要研究了一种配置简单而且有效的能够同时传输有线和无线业务的光纤无线(ROF)通信系统．实现同时传输的关键是在同一个光载波上调制2个信号而且要保证两者的功率分量不发生混叠，这种方案既可以实现同时传输的要求，而且实现了无源基站，大大简化了基站，在现在看来还是有很大的应用空间的．

参考文献：

[1] KAMISAK T, KURI T, KITAYAMA K. Simultaneous modulation and fiber-optic transmission of 10-Gb/s baseband and 60-GHz-band radio signals on a single wavelength[J].IEEE Trans Microw Theory Tech, 2001, 49(10):2 013-2 017.

[2] JIA Z, YU J, CHOWDHURY A,etal. Simultaneous generation of independent wired and wireless services using a single modulator in millimeter-wave-band radio-over-fiber systems[J]. IEEE Photon Technol Lett, 2007, 19(20):1 691-1 693.

[3] KURI T, KITAYAMA K, STÖHR A,etal. Fiber-opticmillimeter-wave downlink system using 60-GHz-band external modulation[J]. Lightwave Technol, 1999, 17：799-806.

[4] SMITH G H， NOVAK D， AHMED Z． Technique for optical SSB generation to overcome fiber dispersion penalties in fiber-radio systems[J]． Electron Lett， 1997， 33(1)：74-75．

[5] HOFSTETTER R， SCHMUCK H， HEIDEMANN R． Dispersion effects in optical millimeter-wave systems using self-heterodyne method for transport and generation[J]． IEEE Trans Microwave Theory Technol， 1995， 43(9)：2 263-2 269．

[6] SMITH G H, NOVAK D, LIM C,etal. Full-duplex broadband millimeter-wave optical transport system for fiber-wireless access[J]. Electron Lett, 1997, 33(13):1 159-1 160.

[7] KAWANISHI T， YOSHIARA K， OIKAWA S,etal． Integrated reciprocating optical modulator for optical high-order sideband generation[J]． Japanese J Appl Phys， 2004， 43(8B)：5 791-5 794．

[8] LEVINSON O， HOROWITZ M． Generation of complex microwave and millimeter-wave pulses using dispersion and Kerr effect in optical fiber systems[J]． J Lightwave Technol， 2003， 21(5)：1 179-1 187．

[9] JIA Z， YU J， CHANG G K． All-optical 16×2.5 Gb/s WDM signal simultaneous up-conversion based on XPM in an NOLM in ROF systems[J]． IEEE Photon Technol Lett， 2005, 17(12):2 724-2 726.