基于综合光学调制技术的光纤无线双向通信系统设计

提出并研究了一种使用单光源的光纤无线双向传输系统.该系统只需在中心站配置一个可调谐激光器,以产生频率恒定的激光光源,通过综合光学调制(频率调制、强度调制)技术将基带信号调制到光载波上,最终形成60 GHz毫米波下行信号;同时,相同的光我波在基站被重用,作为上行链路传输光源.系统结合光载波重用技术和综合调制技术特点,合理...     

基于综合光学调制技术的光纤无线双向通信系统设计

提出并研究了一种使用单光源的光纤无线双向传输系统.该系统只需在中心站配置一个可调谐激光器,以产生频率恒定的激光光源,通过综合光学调制（频率调制、强度调制）技术将基带信号调制到光载波上,最终形成60 GHz毫米波下行信号|同时,相同的光载波在基站被重用,作为上行链路传输光源.系统结合光载波重用技术和综合调制技术特点,合理利用资源,基站结构更为简化.仿真结果表明,该系统可以将速率达2.5 Gbit/s的数据在单模光纤中双向传输20 km,功率代价小于0.5 dB,相对已有的技术方案,该传输系统在传输功率、传输距离、传输性能方面具有明显优势.     

基于新型偏振稳定毫米波发生器的光载无线通信下行链路

为了降低ROF系统成本,增加传输距离,提高系统性能, 提出了一种基于新型偏振稳定毫米波发生器的光载无线通信下行链路传输系统.与传统ROF系统相比, 该系统利用保偏光纤光栅选频产生的两个偏振稳定激光信号拍频产生毫米波, 易于实现并降低了功率噪声对系统的影响.仿真分析了该系统中环形激光器强度、谱线宽度、保偏光纤光栅反射谱特性对毫米波性能的影响;分析了系统中保偏光纤光栅的群时延、长度、色散,双波长激光信号脉冲包络宽度、啁啾系数对毫米波频率的影响.优化保偏光纤参数, 差频产生60 GHz的毫米波信号,并分析该毫米波信号在ROF下行链路的传输性能,结果表明该毫米波 作为副载波调制到光波上从中心站传输80 km至基站后经天线发射至用户端,解调仍然得到很好的眼图, 充分证明了本方案的优越性能.     

基于偏振稳定双波长保偏光纤光栅激光器的可调谐微波/毫米波产生技术

首次提出了一种基于偏振稳定双波长保偏光纤光栅激光器的可调谐微波/毫米波产生技术, 利用保偏光纤光栅选频产生两个偏振稳定的激光信号, 采用扰偏器确保激光输出的两个正交偏振态功率的一致性, 最后输入高速光电探测器产生微波/毫米波. 通过对保偏光纤光栅施加不同大小的侧向应力, 可以灵活调谐输出的毫米波频率. 实验制作了基于偏振稳定双波长保偏光纤光栅激光器的可调 谐微波/毫米波产生装置, 通过对保偏光纤光栅施加不同的轴向拉力分别产生了20.407 和22.050 GHz的微波信号. 仿真产生了60 GHz的毫米波信号, 并分析该毫米波在光纤无线通信下行链路的传输性能, 结果表明该毫米波作为副载波调制到光波上从中心站传输80 km至基站后经天线发射至用户端, 解调后仍然得到很好的眼图, 充分证明了本方案的优越传输性能.     

用于长距离光学频率传递链路的双向掺铒光纤放大器的优化设计

光纤链路中高精度光学频率传递对光钟比对有重要意义,双向掺铒光纤放大器(EDFA)有助于在长距离光学频率传递中对信号进行损耗补偿和高精度传输。基于铒粒子受激放大的基本原理,设计了可用于光纤光学频率传递链路中的低噪声、高增益双向EDFA,并对其参数进行了仿真优化。实验结果表明,该双向EDFA的噪声指数为3.86dB,增益为20.14dB,引入的相位噪声在频率为1Hz处仅为0.1rad2/Hz。将该双向EDFA作为放大补偿器件应用于200km光纤光学频率传递链路中,获得了3.8×10-16/s的秒级频率稳定度及2.8×10-19/(104 s)的万秒级频率稳定度,在频率信号传递和光钟比对领域有着广阔的应用前景。     

基于210km实地通信链路的高稳定性光学频率信号传递

利用西安和咸阳之间的电信省级骨干光纤网构建了210km的光学频率信号传递测试链路,链路损耗为0.23dB/km。实验中采用可搬运、基于光纤干涉仪、线宽约为200 Hz的激光器作为光源,利用两台低噪声双向掺铒光纤放大器(EDFA)补偿光纤链路损耗和增加光信号的传输距离,放大器平均增益控制在15dB左右,以防止激射。通过测量和分析不同情况下光纤链路的附加相位噪声,可观测到铁路震动引起的规律性干扰。当噪声抑制系统在锁定状态时,链路的相位噪声被抑制了23dB,在剔除铁路干扰时段数据后,获得的210km实地通信链路的秒级频率稳定度达到了1.51×10-14,万秒频率稳定度达到了5×10-17。利用210km通信链路进行了光学频率信号的远程传递测试,分析了限制频率稳定度的主要影响因素,并针对现行光纤布设方式提出了补充要求。该研究为基于通信链路的高精度光学频率信号的传递与比对提供理论支撑。     

基于硅基微环的光双二进制

基于硅基微环光调制器,利用Optisystem协同Matlab仿真,实现了10Gbit/s光双二进制信号的产生,并分析了光源的线宽和中心波长、光纤传输距离以及高斯窄带滤波器的带宽对10Gbit/s光双二进制系统性能的影响.仿真结果表明:该光双二进制系统对光源的线宽和中心波长敏感;在误码率为10-9量级时,实现无误码传输的最大距离为60km,且高斯窄带滤波器的最佳带宽为8GHz.     

全双工60 GHz的光纤无线通信系统

基于光纤无线通信(ROF)的无线网络被认为是提供高带宽、交互式和多媒体无线通信服务很有前景的实现方式,但目前毫米波频段的光纤无线通信系统都存在色散严重或基站结构复杂等问题。设计完成了一个全双工60 GHz的光纤无线通信系统,利用双光源技术和60 GHz的电吸收收发器(EAT)分别在下行和上行链路实现单波长和双波长调制,完成基站的探测、调制、射频上变频和下变频四种功能,在基站中实现了电吸收收发/混频器(EATX),从而避免了制作电吸收收发/混频器件,同时也解决了光纤无线通信系统中常见的色散和基站结构复杂等问题。     

面向光载无线系统的混合频相调制信号产生

为提高光载无线系统传输容量,提出一种混合频相调制信号光学产生技术。利用保偏光纤布拉格光栅对不同输入偏振态响应不同的特性,将加载到信号偏振态的基带信息转换到输出波长上,并通过在接收端的外插拍频实现频率调制。同时通过光学相位调制将信息映射到拍频产生的微波信号上,最终产生混合频相调制信号。搭建基带传输式光载无线系统,验证了该信号产生方法的有效性。产生了码率为1Gbit/s、频率为12.5GHz/9.5GHz的混合频相调制信号,该信号经过5km光纤传输后由接收端解调。信号的时域波形及解调后信号眼图与星座图等结果证明了所产生的混合频相调制信号的可靠性。     

基于单光子探测的高精度长距离光纤双向时间比对

在长距离光纤时间传递链路中,为了避免使用中继放大导致双向传输时延不对称以及引入附加的噪声,提出一种基于单光子探测的长距离光纤时间传递方案。将经过主端（从端） 1 pulse/s时间信号控制的激光脉冲序列作为发送信号,利用从端（主端）具有极高探测灵敏度的单光子探测器接收到达信号,并基于双向时分复用同纤同波时间比对方案得到双向光纤链路传输时延变化,进而根据时间相关单光子计数和高斯拟合的数据处理方式得到两端之间钟差的时间稳定度。为了实现单光子探测器在门控模式下对长距离光纤实验系统的长期测试,设计并实现了外部触发门控工作方式下动态调整的触发控制系统。通过利用光纤链路传输时延变化量,实现对门控触发信号的控制。350 km单模光纤和对应长度的色散补偿光纤（链路总损耗约为100 dB）的时间传递系统实验结果表明,时间传递稳定度优于1.5 ps@1 s和0.4 ps@8192 s。所提方法为长距离高精度光纤时间传递提供了一种有效的解决方案。     

基于外调制器的全双工无线信号光传输系统

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60 GHz载波上的625 Msymbol/s的4QPSK信号,经过20 km单模光纤传输后,误差向量幅度损耗可以忽略不计。     

On the carrier generation and HD signal transmission using the millimeter-wave radio over fiber system

The dual sideband optical carrier suppression (DSB-OCS) technique is employed in the optical carrier generation for 40 GHz radio over fiber (ROF) system. A dual electrode Mach-Zehnder modulator (DE-MZM) with the minimum transmission bias (MiTB) technique is employed to build the system. The results show that, a 40 GHz carrier is successfully generated with the amplitude up to −29 dBm and signal to noise ratio (SNR) of 35 dB and a high definition (HD) signal is successfully transmitted using the system. Finally, the bit error rate (BER) measurement is carried out for the system with 1.25 Gbps OOK signal showing an error free 40 GHz ROF system with almost no penalty between the back to back and 20 km fiber for a BER of 10⁻⁹.     

新型四倍频光生毫米波矢量信号调制技术

提出一种基于双并联马赫-曾德尔调制器(MZM)的新型四倍频光生毫米波技术,并用于矢量信号调制。传统的四倍频调制技术,由于数据信号同时调制到+2,-2阶边带上,拍频检测后两个边带上数据信号会产生相位叠加,只适用于不归零码(NRZ)等强度调制格式。提出的矢量信号调制技术将数据信号调制在一个-1阶边带上,另一个+3阶边带不携带数据,在拍频检测后幅度和相位信息被正确保留。同时,四倍频模块降低了传输过程中对电和光器件的带宽需求。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6.25×108 symbol/s的四相相移键控(QPSK)信号,经过20km单模光纤传输后,误差向量幅度(EVM)损耗可以忽略。     

基于RS码及网格编码调制技术的60 GHz OFDM-RoF系统

分析了60 GHz正交频分复用技术光纤无线通信系统中的子载波互拍及频率选择性衰落.提出利用里德-所罗门码级联网格编码调制技术结合符号交织来降低两者对系统性能的不良影响.采用符号交织来分散正交频分复用中子载波上的误码,然后通过高码率的里德-所罗门码级联实用的网格编码调制技术来纠正比特错误.仿真结果表明:经过符号交织后,误码在子载波上的分布变得较均匀,有利于纠错|2.5 Gb/s正交频分复用信号采用RS-PTCM-64QAM方案比采用未编码的16QAM调制提高了5 dB左右的接收机灵敏度.     

Efficient parallel interference cancellation algorithm for multiuser detection schemes in CDMA-based 20.48-Gb/s optical MIMO-OFDM system over 1200 km of SSMF

This paper presents an efficient algorithm to cancel the parallel interference for multiuser detection (MUD) schemes in code division multiple access (CDMA) based 20.48 Gb/s optical multiple input multiple output orthogonal frequency division multiplexing (O-MIMO-OFDM) system over 1200 km of standard single mode fiber (SSMF). The performance of the system is compared by simulation results using the efficient algorithm and minimum mean square error (MMSE) schemes. It shows the superior performance of efficient algorithm.     

Minimizing performance loss of MMSE algorithm for CDMA-based O-MIMO-OFDM

This paper presents an algorithm to minimize the performance loss (PL) of minimum mean square error (MMSE) in code division multiple access (CDMA) based optical multiple input multiple output orthogonal frequency division multiplexing (O-MIMO-OFDM) systems over 1200 km of standard single mode fiber (SSMF). The performance of the system using proposed algorithm scheme is compared to MMSE scheme by simulation results. It shows the superior performance of proposed algorithm.     

Photonic instantaneous measurement of microwave frequency using fiber Bragg grating

A photonic approach to realizing instantaneous measurement of microwave frequency based on optical monitoring using a fiber Bragg grating (FBG) is proposed and demonstrated. In the approach, a frequency-unknown microwave signal is modulated on an optical carrier in a Mach-Zehnder modulator biased at the minimum transmission point. After detecting the transmission and reflection optical powers at the output of the FBG, the microwave frequency can be determined according to the value of transmission-to-reflection power ratio, due to the fixed relationship between the microwave frequency and the power ratio. A proof-of-concept experiment has been performed, which demonstrates that a measurement resolution of ±0.08 GHz over a 10 GHz measurement bandwidth is achieved. The measurement performance in terms of resolution is better than previously reported results.     

Instantaneous frequency measurement using two parallel I/Q modulators based on optical power monitoring

A scheme for instantaneous frequency measurement(IFM)using two parallel I/Q modulators based on optical power monitoring is proposed.The amplitude comparison function(ACF)can be constructed to establish the relationship between the frequency of radio frequency(RF)signal and the power ratio of two optical signals output by two I/Q modulators.The frequency of RF signal can be derived by measuring the optical power of the optical signals output by two I/Q modulators.The measurement range and measurement error can be adjusted by controlling the delay amount of the electrical delay line.The feasibility of the scheme is verified,and the corresponding measurement range and measurement error of the system under different delay amounts of the electrical delay line are given.Compared with previous IFM schemes,the structure of this scheme is simple.Polarization devices,a photodetector and an electrical power meter are not used,which reduces the impact of the environmental disturbance on the system and the cost of the system.In simulation,the measurement range can reach 0 GHz-24.5 GHz by adjusting the delay amount of the electrical delay lineτ=20 ps.The measurement error of the scheme is better at low frequency,and the measurement error of low frequency 0 GHz-9.6 GHz can reach-0.1 GHz to+0.05 GHz.     

A novel approach for simultaneous millimeter wave generation and high bit rate data transmission for Radio over Fiber (RoF) systems

We propose a novel method for simultaneous transmission of OC-192 (9.95328 Gbps) digital data and 60 GHz RF generation in a Standard Single Mode Fiber (SSMF) link utilizing Stimulated Brillouin Scattering (SBS). The system comprises of a 1550 nm DFB Laser diode, Mach Zehnder modulator (MZM), 50 km SSMF and Optical receiver. The receiver includes laser diode for optical pump, a regenerator for data retrieval and a RF bandpass filter for RF generation. This system requires minimum number of RF and optical components for the generation of 60 GHz RF. The remotely generated 60 GHz RF signal may be used for wireless transmission of data. The entire link is simulated in Optisystem software to analyze the system performance.     

基于平面光波导谐振腔的可调谐光电振荡器

提出了一种基于平面光波导谐振腔的可调谐光电振荡器.该振荡器中,相位调制器串联光波导谐振腔,取代了传统系统中的强度调制器、长光纤和滤波器.由于光学谐振腔对光子频率和相位敏感,调节激光器改变输出光的波长,不仅可以调制光的强度,还可以对微波光子进行选频输出.当光子在波导腔中发生谐振时,产生很强的延时特性,可以取代传统系统中的长光纤.整个光电振荡器系统体积为长29.5cm、宽21cm、高7cm.实验中,改变0.1pm的光子波长,能够产生步长为12.535.5 MHz的调谐,调谐范围达2 GHz,且系统能够产生10 GHz的微波信号,在中心频率为10 GHz处其相位噪声为-109.7dBc/Hz@10kHz.该研究为光电振荡器的小型化和实用化提供了一种新的思路.