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光与无线网络的融合 （ Radio over Fiber ）

光与无线网络的融合 （ Radio over Fiber ）. 北京邮电大学 顾畹仪. 内容. 3. 1. 2. 射频、基带拉远技术. O-OFDM 系统的研究动态. 光载毫米波通信的关键技术. 1. 射频、基带拉远技术. ROF 技术使复杂昂贵的设备都集中在中心站，实现中 心站功能的集中化、设备的共享以及频谱带宽资源的 动态分配； 基站功能和结构简化，体积小巧轻便，可以有效地降 低系统的安装和维护成本； 较小的基站还可以降低 对环境的影响和污染。. 3G 的建设推动 RoF 的应用 ： 射频、基带拉远.

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光与无线网络的融合 （ Radio over Fiber ）

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  1. 光与无线网络的融合（Radio over Fiber） 北京邮电大学 顾畹仪

  2. 内容 3 1 2 射频、基带拉远技术 O-OFDM系统的研究动态 光载毫米波通信的关键技术

  3. 1 射频、基带拉远技术 • ROF技术使复杂昂贵的设备都集中在中心站，实现中 • 心站功能的集中化、设备的共享以及频谱带宽资源的 • 动态分配； • 基站功能和结构简化，体积小巧轻便，可以有效地降 • 低系统的安装和维护成本； • 较小的基站还可以降低 • 对环境的影响和污染。 3G的建设推动RoF的应用：射频、基带拉远

  4. 2 光载毫米波通信的关键技术 • 频谱丰富，带宽巨大，适用超宽带无线（UBW）通信 • 的需求； • 60 GHz频段是氧气的吸收峰，可以实现无线短距离、 • 高带宽的数据传输。 30-60GHz的毫米波是未来无线通信重点考虑的波段

  5. 采用现代光子学技术支撑毫米波通信 • 光生毫米波方法：光外差法 • 强度调制器，选择合适的调制器偏置点实现载波 • 抑制调制 • 采用相位调制器加光带陷滤波器，或用交织滤波器 • 毫米波RoF系统中 • 的波长重用 OThD1,OFC08

  6. 系统特点： • 30GHz微波相位调制到激光上，经交织滤波器滤出已调光波的第一级边带，在光纤中传输； • 接收端两边带差频，光生60GHz毫米波信号。 示例1：UBW光载毫米波系统 OTuB3，OFC’09

  7. 示例1：UBW光载毫米波系统

  8. 示例2：有线无线融合的光载60 GHz毫米波系统 • 系统特点： • 10Gbps无线信号和有线信号同纤偏振复用光载传输； • 光生60Ghz毫米波信号； • 基站波长的重利用。 Georgia Institute of Technology，OTuB7-OFC’09

  9. 示例3：多种无线信号融合的光载毫米波接入网示例3：多种无线信号融合的光载毫米波接入网 Generation and Transport of Independent 2.4 GHz (Wi-Fi),5.8 GHz (WiMAX), and 60-GHz Optical Millimeter-WaveSignals on a Single Wavelength for Converged Wireless overFiber Access Networks

  10. 3 O-OFDM系统的发展 OFDM技术 正交条件: 时域 采用多个正交子载波调制并行传输，使得每个子信道上的数据符号持续长度相对增加，从而容易实现高速的数据传输，提高频谱效率。 OFDM OFDM系统（发射端） 频域

  11. 光OFDM技术 -10 -10 频谱效率高 -20 -20 -30 -30 -40 -40 抗多径衰落 -50 -50 -60 -60 -70 -70 -80 -80 55 60 65 70 75 80 85 90 95 55 60 65 70 75 80 85 90 95 广泛应用在： 无线广播(DVB, DAB) 移动通信 有线通信（xDSL） 光OFDM的引入 Baseband OFDM OFDM技术 Optical OFDM • 迅速成为研究热点 • 承载4G移动通信 • 被认为是实现  100Gb/s • 技术方案，但难度较大。 fc = fO fc = 0

  12. 文献报道的高谱密度实验结果 O-OFDM技术的优势 （1）容纳色散的能力强。 （2）OFDM系统可以最大限度的利用频谱资源，提高频谱效率。 （3）O-OFDM系统与原有的WDM系统有很好的兼容性。 ECOC 2009, Paper 1.3.3

  13. OFDM Band • O-OFDM系统的不足 （1）峰值平均功率比（PAPR）高，容易引入信号失真，引入符号间干扰（ISI），加剧非线性光学效应的影响,降低系统的信噪比（SNR）。 （2）光纤非线性效应严重影响系统的性能。 （3）CO-OFDM系统对相位噪声极其敏感，这些相位噪声包括激光器的相位噪声、ASE噪声、非线性相位噪声。相位噪声会使各个子载波之间的正交特性恶化，极大的降低系统性能。 : Pilot Subcarrier : Data Subcarrier

  14. 2) O-OFDM系统 • DDO-OFDM系统框图 • 双边带，单边带，载波抑制

  15. COO-OFDM系统框图 • 研究与应用类型 • ROF中的OOFDM； • 多模光纤中的短距离 • OOFDM； • 单模光纤中的超长距离OOFDM传输。

  16. 3) O-OFDM系统的关键技术 • 降低PAPR • 特定的降低PAPR的算法 • 信号预畸变技术：即在信号经过放大之前，首先对功率值大于门限值的信号进行非线性畸变，包括限幅、峰值加窗、峰值消除等操作。 • 编码方法：即避免使用那些会生成大峰值功率信号的编码图样。 • 概率类算法：利用不同的加扰序列对OFDM符号进行加权处理，从而选择PAPR较小的OFDM符号来传输。

  17. 高速O-OFDM信号处理算法 • 接收端数字信号处理算法 • 在接收端引入数字信号处理技术，对光纤色散和偏振模色散造成的串扰进行自适应均衡，相位噪声进行估计和恢复等 • 系统总体性能优化算法研究 • 在电域和光域统筹考虑各种算法的兼容性和效率，达到系统整体性能最优。 • 均衡前 均衡后

  18. 偏载波填充算法(PCF) 通过在特定的OFDM子载波上进行填充“空”子载波，通过破坏FWM相位匹配条件，使FWM产物将主要落在这些“空”子载波上，达到降低光纤非线性效应的目的。 非线性补偿 接收端电域数字信号处理 • 对抗光纤中的非线性效应 Company Logo

  19. WDM-OFDM-PON • 采用价格低廉的直调激光器； • 下行为10Gb/sOFDM QPSK 信号 • 实现10-GHz RF 承载10-Gb/s OFDM-QPSK信号 • 20-kmSSMF • 2.5-Gb/s OOK 上行信号的波长重用. OMV5，OFC’09 

  20. 实验结果

  21. 13.4-Tb/s Coherent OFDM Transmission over 3,600 km of SMF with 19-ps average PMD 134 x 111-Gb/s/ch;55.5Gb/s QPSK-OFDM signals; with 2 b/s/Hz spectral efficiency; 2,550-km transmission (capacity x distance product of 41.8 Petabit/s.km) is demonstrated. A. Sano et al., in proc. ECOC 2008, Th.3.E.1.

  22. Thank You !

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