光载无线系统调制技术
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System modulation light carrier
Abstract
With the information step of the world，setting up the Ubiquitous Network Society(UNS)is proposed．Wireless high-speed data transmission and in-building coverage becomes the key problems that must be resolved．In recently，wireless optical access techniques are already widely and deeply researched，they combine the advantages of the optical fiber communication and wireless communication and can achieve wideband and flexible access networks．
This paper first makes a detailed description of the light load wireless system and the whole theory instruction for the system. This paper introduces three kinds of commonly used system structure of the light load wireless system and contrasts the advantages and disadvantages of three kinds of structure.Emphasizes theROFsystem,electriclightmodulation and demodulation technique.
如何设计结构简单、成本低廉、分布合理的RoF传输系统也是RoF技术能否实际应用的关键之一，是学术界关注的焦点。针对带宽分配、网络可升级性等不同的要求，需要采用相应的接入系统设计。在RoF系统中，链路需要同时传输上行和下行信号以满足交互式业务的需求，双向RoF系统的设计也是研究者关注的热点，主要涉及基站波长重用、基站简化设计等。在未来光通信技术中，既需要提供光纤到户(FTTH)的宽带有线接人服务，同时还需要光纤传送高速无线信号，服务提供商需要集成传输平台，将有线和业务整合集中于同一个网络平台，减少配置成本，为不同的终端用户提供多样化的业务服务，集成有线业务的RoF系统设计也是人们研究的热点。
5.2.1MPSK调制.............................................................................................................32
5.2.2MQAM调制
5.2无线局域网常用调制方式-33-
1.2光载无线系统的研究现状及发展趋势
在光载无线通信系统中，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，对于光载无线通信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。
为了实现将来FTTH中需要的无线和有线集成的接入平台，上海交通大学研究组研究了RoF技术和PON技术相融合的多业务传输系统，旨在将无线和有线业务集中整合在同一和网络结构中。他们研究设计了多波段RoF系统，采用DPMZM和级联的单驱动MZM，利用光载波抑制和频谱伴以技术，同时产生和传输有线基带数据、2倍频无线微波信号和四倍频毫米波信号；研究了集成RoF技术的双广播业务分发系统，实现了单载波上同时传输点对点高速下行信号和点对点双广播业务信号；还研究了融合了RoF技术的分发三重混合业务的WDM—PON系统，系统只需要单个集成的调制器，实现了在单载波上同时传输单个有线业务和2种无线业务的三重混合业务的功能，方案结构紧凑、成本低廉、信号容易控制、插入损耗低。
本文首先对光载无线系统的特点做了详细阐述并对整个系统在整体上做了理论说明，介绍了光载无线系统三种常用的系统结构并对三种结构的优缺点做了对比。着重说明了光载无线系统的光、电调制解调技术。
最后提出了无线局域网中自适应调制算法。
关键词毫米波 光载无线系统 自适应调制
毕业设计说明书（论文）外文摘要
TitleA demodulation technology based on wireless
目前，IEEE收录的电子期刊以及其他光学权威期刊Optics Letters、Optics Express等都刊载了大量关于光载无线通信的文章，但是，这些研究都停留在对信号处理技术以及链路系统研究的层面上，对网络层次的研究成果较少。一种技术的成熟必定要依赖于市场的驱动进而产生利润。光载无线通信技术要在实际通信系统中应用，还有许多现实的问题需要研究。例如：网络融合中的接口问题，MAC协议的问题，天线的更高增益问题以及高速移动在微微蜂窝中频繁切换的问题和多普勒效应问题等等。
4.4.1QAM信号的调制24
4.4.2QAM信号的解调26
4.5OFDM信号的调制与解调28
4.5.1OFDM的基本原理28
4.5.2OFDM的保护间隔和循环前缀29
4.6本章小结.............................................................................................................................................30
Finally,adaptive modulationin wireless local area networkalgorithm.
Key WordsMillimeter wave ROFAdaptive modulation
目 录
第1章 绪论1
1.1ROF的产生及意义1
1.2光载无线系统的研究现状及发展趋势1
美国乔治亚理工大学的张教授研究组对40G/60G射频光载无线通信系统作了大量的研究，并且搭建出了一套光无线传输系统，将DVD存储的高清晰电视数据源调制到40G的微波上，然后经过调制到光载波上传输，经过探测接收并由天线发射，并在接收端将信号送给高清晰电视进行播放，得到很好的实验效果。但是，发射天线和接收天线的距离很近并且容易受水蒸气的干扰。
毕业设计说明书(论文)
作者：陈宇学号：**********
学院：信息工程学院
专业：通信工程
题目：光载无线系统调制解调技术研究
指导者：孙增友高工
(姓名)(专业技术职务)
评阅者：
(姓名)(专业技术职务)
2013 年 6 月 吉 林
毕业设计说明书（论文）中文摘要
随着全球信息化的进程，人们提出了建立无处不在的网络社会的口标，如何解决建筑物内高速宽带无线数据传输和无线接入覆盖问题已经成为迫切需要解决的关键技术问题。光无线接入是近年来被广泛研究的问题，它可以结合光纤通信和无线通信两者的优势，实现宽带灵活接入。
华中科技大学研究组设计完成了全双工1OGHz的光纤无线通信系统，系统包括中心站和基站两部分。中心站包含光信号产生、光发射机和接收机等模块。基站由电吸收收发／混频器和一个光带通滤波器构成。利用双光源和6OGHz的电吸收收发器分别对上、下行链路实现双波长和单波长调制，完成基站的探测、调制和射频信号的上、下变频功能，从而实现了基站的简单化，节省了系统成本，克服了光纤链路色散对光载毫米波传输性能的影响[1]。
3.1直接调制技术13
3.2光外差技术14
3.3基站简化技术14
3.4外部调制技术14
3.5本章小结15
第4章 光载无线系统的电调制技术..........................................................................................16
4.1ASK信号的调制与解调16
4.1.1ASK信号的调制16
4.1.2ASK信ห้องสมุดไป่ตู้的解调17
4.2FSK信号的调制与解调19
4.2.1FSK信号的调制19
4.2.2FSK信号的解调20
4.3PSK信号的调制与解调22
4.3.1PSK信号的调制22
4.3.2PSK信号的解调24
4.4QAM信号的调制与解调24
2.3.1基带光纤传输方案10
2.3.2中频光纤传输方案10
2.3.3射频光纤传输方案11
2.4三种传输方案的优缺点比较12
第3章 光载无线系统的光调制技术..........................................................................................13
湖南大学研究组提出一种基于相位调制器产生毫米波信号的全双工光纤无线通信系统。在中心站采用相位调制器结合滤波的办法产生重复频率为40GHz的载波抑制双边带信号，毫米波的上、下边带利用交叉复用器分离，上、下行基带信号的数据速率均为为2.5 Gbit／s，采用强度调制。全双工系统经过40 km的单模光纤传输，下行链路的传输功率代价小于0.5 dBm，上行链路传输的功率代价接近为零。
第2章 光载无线系统的基础理论................................................................................................5
2.1光载无线系统基本结构5
2.2光载无线系统的优点及应用7
2.3光载无线系统的结构分类10
其中，以毫米波信号源的产生技术为例，传统的高频信号发生源需要昂贵的本振源，可以利用光波的外差混频技术来得到高频载波。在雷达或光纤无线电（光载无线通信）通信系统中，在光域里对中频微波信号进行上变频，可以得到承载高数据率的毫米波信号，目前比较成熟的技术有，基于强度调制器、基于EAM中XAM效应、基于SOA中XGM效应、基于高非线性光纤中的XPM或FWM效应的全光频率上变换技术。
第5章 光载无线系统自适应调制...........................................................................................................31
5.1IEEE802.11a标准31
5.2无线局域网常用调制方式32
第1章 绪 论
1.1ROF的产生及意义
随着Internet业务和IPTV、视频点播(V0D)等交互式多媒体业务的迅速发展，无线通信系统已由传统的话音业务服务发展到一个崭新的阶段。人们迫切需要在任何时间、任何地点能够提供任何媒体的简单、可靠而且价格低廉的无线通信服务。随着新用户和带宽需求的不断增加，现有的可利用无线频谱资源很快就将耗尽。故宽带无线通信技术必须向更高的频率拓展，其中较为理想的选择无疑为毫米波无线通信，但是毫米波在自由空间的传输由于多径衰落等影响，信号衰减、畸变严重，远小于无线蜂窝。而在光纤通信系统中，已铺设光纤光缆未得到充分利用，存在大量的带宽资源闲置。如何充分地利用光缆廉价的闲置带宽资源，解决无线频带紧张的问题，成为加快全球通信技术发展的关键。为此，光载无线(Radio over Fiber，简称RoF)通信技术应运而生，它使用光纤链路来传输微波／毫米波信号，将宽带无线通信的可移动性、点对点接入等优点和光纤通信的巨大带宽、高可靠性等优势有机地结合起来，为解决大容量、低成本的无线信号的有线传输和超过1 Gbit／s的超宽带无线接入提供了理想的解决方案。RoF系统具有大容量、低成本、低功耗、易安装维护等多种优势，可以满足未来无线通信的宽带要求业务，可以用在无线信号被屏蔽的场合，还可以用大容量的RoF技术，实现下一代移动通信中大量采用的微蜂窝、微微蜂窝结构中，以允许更多用户、更宽带宽和更高速率的接入。RoF技术可以实现流量控制和网络资源灵活、动态分配等业务。RoF技术将无线接入技术的灵活性和光纤提供的巨大带宽与低成本优势有机地结合在一起，无疑在将来的宽带无线接入技术中扮演重要的角色。
Abstract
With the information step of the world，setting up the Ubiquitous Network Society(UNS)is proposed．Wireless high-speed data transmission and in-building coverage becomes the key problems that must be resolved．In recently，wireless optical access techniques are already widely and deeply researched，they combine the advantages of the optical fiber communication and wireless communication and can achieve wideband and flexible access networks．
This paper first makes a detailed description of the light load wireless system and the whole theory instruction for the system. This paper introduces three kinds of commonly used system structure of the light load wireless system and contrasts the advantages and disadvantages of three kinds of structure.Emphasizes theROFsystem,electriclightmodulation and demodulation technique.
如何设计结构简单、成本低廉、分布合理的RoF传输系统也是RoF技术能否实际应用的关键之一，是学术界关注的焦点。针对带宽分配、网络可升级性等不同的要求，需要采用相应的接入系统设计。在RoF系统中，链路需要同时传输上行和下行信号以满足交互式业务的需求，双向RoF系统的设计也是研究者关注的热点，主要涉及基站波长重用、基站简化设计等。在未来光通信技术中，既需要提供光纤到户(FTTH)的宽带有线接人服务，同时还需要光纤传送高速无线信号，服务提供商需要集成传输平台，将有线和业务整合集中于同一个网络平台，减少配置成本，为不同的终端用户提供多样化的业务服务，集成有线业务的RoF系统设计也是人们研究的热点。
5.2.1MPSK调制.............................................................................................................32
5.2.2MQAM调制
5.2无线局域网常用调制方式-33-
1.2光载无线系统的研究现状及发展趋势
在光载无线通信系统中，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，对于光载无线通信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。
为了实现将来FTTH中需要的无线和有线集成的接入平台，上海交通大学研究组研究了RoF技术和PON技术相融合的多业务传输系统，旨在将无线和有线业务集中整合在同一和网络结构中。他们研究设计了多波段RoF系统，采用DPMZM和级联的单驱动MZM，利用光载波抑制和频谱伴以技术，同时产生和传输有线基带数据、2倍频无线微波信号和四倍频毫米波信号；研究了集成RoF技术的双广播业务分发系统，实现了单载波上同时传输点对点高速下行信号和点对点双广播业务信号；还研究了融合了RoF技术的分发三重混合业务的WDM—PON系统，系统只需要单个集成的调制器，实现了在单载波上同时传输单个有线业务和2种无线业务的三重混合业务的功能，方案结构紧凑、成本低廉、信号容易控制、插入损耗低。
本文首先对光载无线系统的特点做了详细阐述并对整个系统在整体上做了理论说明，介绍了光载无线系统三种常用的系统结构并对三种结构的优缺点做了对比。着重说明了光载无线系统的光、电调制解调技术。
最后提出了无线局域网中自适应调制算法。
关键词毫米波 光载无线系统 自适应调制
毕业设计说明书（论文）外文摘要
TitleA demodulation technology based on wireless
目前，IEEE收录的电子期刊以及其他光学权威期刊Optics Letters、Optics Express等都刊载了大量关于光载无线通信的文章，但是，这些研究都停留在对信号处理技术以及链路系统研究的层面上，对网络层次的研究成果较少。一种技术的成熟必定要依赖于市场的驱动进而产生利润。光载无线通信技术要在实际通信系统中应用，还有许多现实的问题需要研究。例如：网络融合中的接口问题，MAC协议的问题，天线的更高增益问题以及高速移动在微微蜂窝中频繁切换的问题和多普勒效应问题等等。
4.4.1QAM信号的调制24
4.4.2QAM信号的解调26
4.5OFDM信号的调制与解调28
4.5.1OFDM的基本原理28
4.5.2OFDM的保护间隔和循环前缀29
4.6本章小结.............................................................................................................................................30
Finally,adaptive modulationin wireless local area networkalgorithm.
Key WordsMillimeter wave ROFAdaptive modulation
目 录
第1章 绪论1
1.1ROF的产生及意义1
1.2光载无线系统的研究现状及发展趋势1
美国乔治亚理工大学的张教授研究组对40G/60G射频光载无线通信系统作了大量的研究，并且搭建出了一套光无线传输系统，将DVD存储的高清晰电视数据源调制到40G的微波上，然后经过调制到光载波上传输，经过探测接收并由天线发射，并在接收端将信号送给高清晰电视进行播放，得到很好的实验效果。但是，发射天线和接收天线的距离很近并且容易受水蒸气的干扰。
毕业设计说明书(论文)
作者：陈宇学号：**********
学院：信息工程学院
专业：通信工程
题目：光载无线系统调制解调技术研究
指导者：孙增友高工
(姓名)(专业技术职务)
评阅者：
(姓名)(专业技术职务)
2013 年 6 月 吉 林
毕业设计说明书（论文）中文摘要
随着全球信息化的进程，人们提出了建立无处不在的网络社会的口标，如何解决建筑物内高速宽带无线数据传输和无线接入覆盖问题已经成为迫切需要解决的关键技术问题。光无线接入是近年来被广泛研究的问题，它可以结合光纤通信和无线通信两者的优势，实现宽带灵活接入。
华中科技大学研究组设计完成了全双工1OGHz的光纤无线通信系统，系统包括中心站和基站两部分。中心站包含光信号产生、光发射机和接收机等模块。基站由电吸收收发／混频器和一个光带通滤波器构成。利用双光源和6OGHz的电吸收收发器分别对上、下行链路实现双波长和单波长调制，完成基站的探测、调制和射频信号的上、下变频功能，从而实现了基站的简单化，节省了系统成本，克服了光纤链路色散对光载毫米波传输性能的影响[1]。
3.1直接调制技术13
3.2光外差技术14
3.3基站简化技术14
3.4外部调制技术14
3.5本章小结15
第4章 光载无线系统的电调制技术..........................................................................................16
4.1ASK信号的调制与解调16
4.1.1ASK信号的调制16
4.1.2ASK信ห้องสมุดไป่ตู้的解调17
4.2FSK信号的调制与解调19
4.2.1FSK信号的调制19
4.2.2FSK信号的解调20
4.3PSK信号的调制与解调22
4.3.1PSK信号的调制22
4.3.2PSK信号的解调24
4.4QAM信号的调制与解调24
2.3.1基带光纤传输方案10
2.3.2中频光纤传输方案10
2.3.3射频光纤传输方案11
2.4三种传输方案的优缺点比较12
第3章 光载无线系统的光调制技术..........................................................................................13
湖南大学研究组提出一种基于相位调制器产生毫米波信号的全双工光纤无线通信系统。在中心站采用相位调制器结合滤波的办法产生重复频率为40GHz的载波抑制双边带信号，毫米波的上、下边带利用交叉复用器分离，上、下行基带信号的数据速率均为为2.5 Gbit／s，采用强度调制。全双工系统经过40 km的单模光纤传输，下行链路的传输功率代价小于0.5 dBm，上行链路传输的功率代价接近为零。
第2章 光载无线系统的基础理论................................................................................................5
2.1光载无线系统基本结构5
2.2光载无线系统的优点及应用7
2.3光载无线系统的结构分类10
其中，以毫米波信号源的产生技术为例，传统的高频信号发生源需要昂贵的本振源，可以利用光波的外差混频技术来得到高频载波。在雷达或光纤无线电（光载无线通信）通信系统中，在光域里对中频微波信号进行上变频，可以得到承载高数据率的毫米波信号，目前比较成熟的技术有，基于强度调制器、基于EAM中XAM效应、基于SOA中XGM效应、基于高非线性光纤中的XPM或FWM效应的全光频率上变换技术。
第5章 光载无线系统自适应调制...........................................................................................................31
5.1IEEE802.11a标准31
5.2无线局域网常用调制方式32
第1章 绪 论
1.1ROF的产生及意义
随着Internet业务和IPTV、视频点播(V0D)等交互式多媒体业务的迅速发展，无线通信系统已由传统的话音业务服务发展到一个崭新的阶段。人们迫切需要在任何时间、任何地点能够提供任何媒体的简单、可靠而且价格低廉的无线通信服务。随着新用户和带宽需求的不断增加，现有的可利用无线频谱资源很快就将耗尽。故宽带无线通信技术必须向更高的频率拓展，其中较为理想的选择无疑为毫米波无线通信，但是毫米波在自由空间的传输由于多径衰落等影响，信号衰减、畸变严重，远小于无线蜂窝。而在光纤通信系统中，已铺设光纤光缆未得到充分利用，存在大量的带宽资源闲置。如何充分地利用光缆廉价的闲置带宽资源，解决无线频带紧张的问题，成为加快全球通信技术发展的关键。为此，光载无线(Radio over Fiber，简称RoF)通信技术应运而生，它使用光纤链路来传输微波／毫米波信号，将宽带无线通信的可移动性、点对点接入等优点和光纤通信的巨大带宽、高可靠性等优势有机地结合起来，为解决大容量、低成本的无线信号的有线传输和超过1 Gbit／s的超宽带无线接入提供了理想的解决方案。RoF系统具有大容量、低成本、低功耗、易安装维护等多种优势，可以满足未来无线通信的宽带要求业务，可以用在无线信号被屏蔽的场合，还可以用大容量的RoF技术，实现下一代移动通信中大量采用的微蜂窝、微微蜂窝结构中，以允许更多用户、更宽带宽和更高速率的接入。RoF技术可以实现流量控制和网络资源灵活、动态分配等业务。RoF技术将无线接入技术的灵活性和光纤提供的巨大带宽与低成本优势有机地结合在一起，无疑在将来的宽带无线接入技术中扮演重要的角色。