光纤无线通信技术采用光纤链路来传输无线电信号,有机结合了光纤通信的超宽带、抗电磁干扰以及无线通信的高度灵活等优势,无疑将在未来宽带无线通信中扮演重要的角色。本文正是基于这样的一种考量,对光纤无线通信系统中毫米波信号的光学产生和传输、基于波长重用技术的无光源基站设计和全双工通信的实现展开了较全面的研究,主要内容包括:第一,提出了一种采用单电极马赫-曾德尔调制器和马赫-曾德尔干涉型全光纤交错复用器产生光毫米波信号的新方案,建立了光毫米信号在色散光纤中传输的理论模型。分析了调制信号频率与光纤交错复用器的自由频谱范围不匹配问题。基于建立的模型,实验生成40GHz光毫米载波,并利用该毫米载波成功实现了2.5Gb/s基带数据信号的40km光纤传输。第二,建立了基于光相位调制器和载波滤除技术的毫米波光纤链路模型,推导出了表示毫米波信号的严格通用解析式,该解析式能精确表示任意阶高次谐波信号。讨论了调制系数、色散光纤距离和载波抑制功率等因素对毫米波信号及各次谐波传输性能的影响。分析发现,采用小调制信号和高载波抑制功率产生的二次谐波能够有效地对抗光纤色散。并对这一结论进行了仿真和实验验证,采用20GHz本振信号实验生成了40GHz的光毫米波信号,该光毫米波信号经60km传输后的功率代价仅为2dB。第三,研究了毫米波光纤链路中色散对基带信号码元波形的影响。揭示了利用光相位调制器产生双边带、载波抑制双边带光毫米波的光纤传输链路中,调制在直流信号、一次谐波和二次谐波上的基带数据信号的码元波形变化规律。为了克服色散导致的码元失真,我们提出了一种新的光毫米波产生及基带信号调制方案。该方案只采用载波抑制光毫米波的一个边带传输基带数据信号,通过该方案提高了毫米波信号的传输距离。最后通过仿真和实验验证了该方案的可行性。第四,基于波长重用技术,提出并实验研究了两个新颖的全双工光纤无线通信方案,成功实现了40km传输距离、数据速率达2.5Gbit/s的双向通信。第一个方案使用载波抑制光毫米波的一个边带传输下行数据,而另外一个边带传输至基站作为上行链路的光载波使用。该方案不仅产生了2倍于调制信号频率的毫米波信号,而且实现了上行链路的波长重用。由于采用一个边带调制下行基带信号,因此该方案还可以有效地克服光纤色散引起的基带信号码间干扰问题。第二个方案利用光学交错复用器分离单电极马赫-曾德尔调制器产生的双边带光信号的中心载波和上/下边带,利用上/下边带传输下行基带数据,而中心载波作为上行链路的光载波实现波长重用。该方案采用了双边带光信号中较高功率的中心载波作为上行链路的光载波,从而使光信号的全部功率都得到了合理利用。第五,研究采用直接调制激光器产生和传输光毫米波信号。提出了采用直接调制激光器和外部调制器产生和传输载波抑制光毫米波信号的新方案。该方案充分利用了载波抑制光毫米波的抗色散性能和直接调制激光器的低成本优势。提出了一种基于单一直接调制激光器的全双工光纤无线通信方案。该方案在中心站采用本振信号与下行基带信号的混频信号驱动直接调制激光器产生双边带光信号,在基站将分离上/下边带拍频产生电毫米波信号,而中心载波作为上行链路的光载波重用。该方案不仅充分利用了光毫米波信号的全部功率,并且简化了光毫米波的产生配置。