随着高速无线业务的不断增长，人们对无线带宽的需求越来越大；现有的无线技术3G，WiFi和WiMax将不能满足日益增长业务的需求，而毫米波因其本身的优点将成为一种理想的解决方案。其中，60-GHz毫米波受到很大的关注，主要的原因有以下几点：1）在60-GHz波段内，有7-GHz无需授权的频段可供使用，它可以用来承载很高的数据（>1 Gb/s）；2）60-GHz与CMOS技术有很好的兼容性，为后续的系统集成提供了可能；3）60-GHz与现有的频段之间没有干扰。最近几年来，60-GHz的标准不断被提出，例如：WiGig，WirelessHD等。60-GHz的应用也层出不穷，例如：无线高清视频传输，互动游戏和高清体育节目直播等。尽管60-GHz有很多的优点和应用，但是它在空气中有很大的损耗，因此传输距离只有几十米，这大大的限制了其应用范围。为了解决这一问题，学术界提出了使用RoF技术来延长60-GHz毫米波信号的传输距离，从而提高了60-GHz毫米波的实用性。本论文针对60-GHz毫米波和RoF融合系统的关键技术及其应用提出以下几方面创新点：　　1．光子产生多倍频毫米波　　产生高频毫米波信号有两种方案：电域产生法和光子产生法。其中电域产生法受到电带宽的限制，其成本高，结构复杂而且难于实现；而光子产生高频毫米波具有显著的优点：通过该方法可以实现用低速的调制器和射频器件产生高频的毫米波信号，从而节约了成本，而且易于和RoF技术进行融合。本论文提出三种新颖的光子产生多倍频毫米波信号的技术方案：　　1）光子产生五倍频60-GHz毫米波信号：通过两个级联的单驱动马赫曾德调制器（MZM），采用12-GHz的射频信号，光子产生60-GHz的毫米波。该方案首次实现了光子产生五倍频信号，并应用于60-GHz毫米波RoF系统。其中两个级联调制器之间不需要电域或光域的相位调节，使得系统结构更加简单，易于实现。　　2）光子产生六倍频OCS-DPSK信号：基于两个级联的单驱动MZM，通过调节偏置电压和驱动电压，产生六倍频毫米波，并且同时实现数据调制，从而得到六倍频OCS-DPSK信号。此外，该技术还应用于60-GHz RoF与WDM-PON的融合系统。我们通过一种巧妙的结构，实现了用N+1个10-GHz调制器来完成 N波长的WDN-PON和60-GHz RoF的融合的系统，从而大大的节约了成本。本方案首次实现了基于六倍频技术的60-GHz OCS-DPSK毫米波信号。　　3）光子产生灵活的多倍频毫米波：基于一个单驱动MZM，通过调节偏置电压和驱动电压，实现光子四倍频，六倍频，八倍频和十倍频毫米波，该方案首次实现了灵活的光子倍频方案，具有显著的优点：结构简单，成本低，易于控制，灵活度高，实用性强等。　　2．RoF系统中多业务融合　　在现代的通信系统中，不同的业务有着不同的标准，且承载在不同的频段上。因此，人们迫切需要一个综合的平台，可同时提供多业务，多波段数据传输，其中RoF系统是一种理想的选择方案。本论文针对RoF多业务融合系统进行了多个方案的设计和分析，其中包含：有线业务和无线业务融合；多种无线业务融合以及60-GHz毫米波多个子波段业务的融合：　　1）有线业务和无线业务融合：本方案通过差频拍频技术，实现有线业务和无线业务的融合，其中有线业务是指基带信号；而无线业务包含了20-GHz微波信号，40-GHz和60-GHz毫米波信号，该方案具有结构简单，成本低等优点，而且还可以同时提供有线业务和无线业务的数据传输。　　2）多种无线业务融合：本方案通过自拍频和差频拍频的技术，实现了2.5-GHz WiFi，5.8-GHz WiMax和60-GHz毫米波融合，该方案实现了现有无线业务（2.5-GHz WiFi和5.8-GHz WiMax）和未来无线业务（60-GHz毫米波）的融合，从而为无线业务网升级提供一种可行的选择方案。　　3）60-GHz毫米波多个子波段业务的融合：本方案通过子载波调制和光电拍频技术，在60-GHz毫米波上实现了多波段，多业务和多入多出（MIMO）的数据传输。这一方案不仅可以通过MIMO技术提高频率利用率，而且可以使用多波段来传输不同的业务。此外，我们提出并实现了一种新型的模拟接收机，从而可以对该系统进行实时误码率测量。不仅如此，该方案可以从两波段升级到四波段，从而和现有60-GHz毫米波标准完全吻合。　　3．新型码型调制技术及其在RoF系统中的应用　　相对于二进制码型而言，多进制码型的频率利用率更高，因此在光通信领域也受到越来越多关注，其中16QAM是最理想的多进制码型之一。本文针对16QAM调制码型，我们提出了一种灵活的发射机和一种新颖的调制码型HM-16QAM(Hierarchical Modulation)，并演示了HM-16QAM在60-GHz RoF多播系统中的应用。　　1）灵活的16QAM发射机：一般而言，根据星座图的不同部分，16QAM可以分为三类：方形-16QAM，星形-16QAM和FAFP-APSK，他们都有着不同的特点，因此可以适应于不同的通信场合。本文首次提出一种灵活的发射机方案，在不改变发射机结构的情况下，可以实现上述的三种16QAM信号，大大的提高了发射机的灵活性。本文提出的发射机也可以适用于以后的高速RoF系统中。　　2）分层调制HM-16QAM在RoF系统中的应用：本文提出一种新的系统结构：60-GHz RoF多播系统，并且创新性地把HM-16QAM应用于该系统中，相对于传统的16QAM码型，HM-16QAM提升系统的整体性能。