论文部分内容阅读
射频光纤传输(RoF)技术结合光纤与无线通信的特点,有望成为未来宽带无线接入网络的关键技术之一。另外,正交频分复用(OFDM)在各种宽带接入技术中得到广泛的应用,因为它可以实现高频谱效率、对色散也有很好的抵抗能力。将二者结合即OFDM-RoF技术近年来得到高度关注,有望在各种宽带无线接入网络中得到应用,例如高速铁路通信。
高速铁路通信面临多普勒频率偏移、快速切换控制和网络分布等挑战。我们尝试提出基于OFDM-RoF系统的无线宽带接入网络(以高铁通信系统为例),并结合诸如分布式天线系统(DAS),3GPP先进的长期演进项目(LTE-Advanced)等技术解决上述困难,以满足我国用户对高速率、高带宽的无线接入需求。本论文研究解决网络分布的问题,重点研究OFDM-RoF接入网的信号传输损伤以及网络的自愈保护机制。
首先,本论文详细叙述了基于OFDM-RoF的无线宽带接入网络架构及其研究方向,并且通过VPI和MATLAB仿真软件设计并实现了OFDM-RoF的仿真系统。通过仿真研究分析了OFDM-RoF系统的色散与非线性效应等多种因素导致的传输性能损伤。研究发现,系统为满足LTE的标准,在比特率为1Gb/s、OFDM信号载波频率为2.6GHz的条件下,三种格式的双边带调制QAM-OFDM信号(QPSK、16QAM、64QAM)在光纤中的传输极限分别为400km,400km和320km。通过采用单边带调制(SSB)或者色散补偿光纤(DCF)等色散管理方案,QAM-OFDM的传输极限距离得到较大延长。研究结果还发现,非线性效应对系统的影响较小:处于最佳偏置点的马赫-增德尔调制器(MZM)的无失真动态范围(SFDR)是67dB;在光纤传输长度为320km处对比了三种调制格式信号的非线性光功率的变化对接收信号误码率的影响。
然后,本论文实验研究了OFDM-RoF系统的光纤传输性能损伤。实验测量了不同光纤长度不同接收光功率下的误码率特性曲线以及在320km光纤传输时,不同信噪比下的误码率特性曲线,并与仿真结果进行了对比。
最后,论文研究了具有自愈功能的光接入网保护机制。在降低成本的前提下为解决保障系统生存性和可靠性、监测光网络故障并在最短时间内提供故障恢复的挑战,论文提出了具有自愈功能的光接入网络(SHOAN)。SHOAN配备光直通交叉切换开关,并通过监控开关状态可以自动恢复网络故障,而无需干扰用户。SHOAN可以实现没有备份光纤或光学线路终端(OLT)下的两个故障(最多一个OLT的故障)的自动恢复。对于大于两个故障的情况,SHOAN也可以实现比现有方案更好的保护效果。研究例证了SHOAN的自愈功能,高生存性,实时故障监控,最短的服务恢复时间与低成本。