微波光子学中新型调制技术的研究开题报告

1. 研究目的与意义

1.1光载无线系统

近年来， 随着新用户和带宽需求的不断增加，光网络建设无处不在。 与此同时，无线频谱资源却越来越紧张。 于是，人们将研究目光转向光纤通信与毫米波技术的结合，光载无线系统（radio over fiber, rof）迅速成为人们的研究热点。rof系统中运用光纤作为基站(bs)与中心站(cs)之问的传输链路，直接利用光载波来传输射频信号。光纤仅起到传输的作用，交换、控制和信号的再生都集中在中心站，基站仅实现光电转换，这样，可以把复杂昂贵的设备集中到中心站点，让多个远端基站共享这些设备，减少基站的功耗和成本。光纤传输的射频(或毫米波)信号提高了无线带宽，但天线发射后在大气中的损耗会增大，所以要求蜂窝结构向微微小区转变，而基站结构的简化有利于增加基站数目来减少蜂窝覆盖面积，从而使组网更为灵活，大气中无线信号的多经衰落也会降低；另外，利用光纤作为传输链路，具有低损耗、高带宽和防止电磁干扰的特点。在移动通信中，丰富的传输带宽、无缝的覆盖范围、大容量、低功耗等优点均使得rof系统光无线网络融合中有较大的发展空间。另外，它对信号的调制格式具有透明性，它只提供一个物理传输的媒介，可以把它看成天线到中心控制局之问点到点的透明链路。通过它与现有网络的融合，可以达到集中控制、共享昂贵器件、动态分配网络容量、降低成本的目的。

但是在rof系统中，由于光载波上承载的是模拟的微波信号，与传统的数字光纤传输链路相比，其系统对光器件的性能以及链路自身的色散、非线性效应等都有了更为苛刻的要求。目前，对于rof技术的研究仍然集中在物理层上，例如基于微波光子学的毫米波信号源产生，光调制器、滤波器的特性分析与改进，光纤链路的色散控制，以及基站中光载波的再利用等系统设计与优化。

2. 研究内容和预期目标

2.1微波信号光调制技术

微波光子系统传统的调制方式包括双边带调制、单边带调制和载波抑制双边带调制。毫米波信号直接注入激光器或者外部调制激光器的输出光强，产生双边带信号，在接收端，每个边带和中心载波拍频各产生一个拍频信号，两拍频信号叠加恢复毫米波信号，该方法实现简单，不需增加基站配置，成本低，但是，双边带信号在光纤中传输受到色散的严重影响，导致上/下两边带的相位噪声，生成毫米波信号的功率衰减严重。为了克服色散的影响，采用单边带调制技术，由于在接收端只有一个边带和中心载波拍频，避免了光纤色散的影响，增加了毫米波信号的光纤传输距离，该方案容易与 dwdm 系统融合，还可以用于波长重用的全双工系统，具有广泛的应用前景。基于载波抑制方式产生毫米波信号具有抗色散能力强、接收灵敏度高、 毫米波频率范围宽等优点成为研究的热点，该方案是使用载波抑制技术，使得接收端上下边带进行拍频，产生两倍于调制信号甚至更高频率的毫米波。

主要研究内容：对rof外调制法中的三种常见调制（单边带ssb调制，双边带ssb调制，抑制载波双边带ocs调制）方式进行了介绍；然后对实现微波光子学多倍频技术进行了理论分析，并利用vpi仿真软件验证；最后提出了新型的四、六、八倍频方案，利用vpi仿真软件进行验证。

3. 研究的方法与步骤

3.1 研究方法

文献研究法；通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究的问题。其作用有：①能了解有关问题的历史和现状，帮助确定研究课题。②能形成关于研究对象的一般印象，有助于观察和访问。③能得到现实资料的比较资料。④有助于了解事物的全貌。

模拟仿真法：利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中系统的一种方法。模型包括物理的和数学的，静态的和动态的，连续的和离散的各种模型。当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的研究手段。仿真的重要工具是计算机。仿真与数值计算、求解方法的区别在于它首先是一种实验技术。仿真过程包括建立仿真模型和进行仿真实验两个主要步骤。

4. 参考文献

[1]dhurgham abdulridha jawad al-khaffaf,hayder rashid.high data rate optical wireless communication system using millimeter wave and optical phase modulation[j].arpnjournalofengineering,2018,13(23):9086-9092.

[2]文鸿. 光纤无线系统中光毫米波的产生和全双工通信研究[c].长沙:湖南大学博士学位论文, 2008.

[3]张晔. 微波光子矢量调制技术在光载无线系统中的应用[c].北京: 北京邮电大学硕士学位论文, 2009.

5. 计划与进度安排

5.1 2022年1月19日-2022年3月6日查阅资料，填写开题报告，完成外文资料的翻译；

5.2 2022年3月7日-2022年3月20日熟悉vpi仿真环境, 研究vpi仿真方法；

5.3 2022年3月21日-2022年3月31日研究微波光子学中多倍频调制技术；