为了克服高铁移动通信场景下传输容量和多普勒频移带来的困难，提出一种基于光纤无线电（RoF）和正交时频空间（OTFS）调制技术的新型高铁移动通信双层链路结构。在高铁移动通信场景下，有线部分使用RoF技术作为沿铁路分配高频宽带无线信号的解决方案；无线部分使用OTFS调制，通过将时频域信号转换为相对稳定的时延多普勒域信号来解决多普勒频移（DFS）破坏现行宽带正交频分复用（OFDM）信号子载波间正交性的问题。仿真结果表明：在相同传输条件下，当OFDM调制的误码率降为10-1以下时，OTFS调制的误码率已经降低到10-4量级，因此OTFS调制的传输性能更优。
光纤无线电 高速铁路 多普勒频移 正交时频空间 双层通信架构 radio over fiber, high-speed railway, Doppler freq
河南理工大学, 物理与电子信息学院 河南 焦作 454003
为提高光载无线(radio over fiber, ROF)中光生毫米波的倍频系数及降低系统的复杂度, 提出了一种基于级联双驱动马赫曾德尔调制器(dual-drive Mach-Zehnder modulator, DMZM)与高非线性光纤(highly nonlinear fiber, HNLF)相结合的24倍频毫米波光载无线通信系统; 通过调节参数使两个调制器均工作在最大偏置点, 产生频谱纯净的四阶光边带, 采用单边带调制的方式将数据信号加载到4阶边带而后两边带耦合传输, 经过HNLF的四波混频效应后滤波得到12阶光边带, 最终由光电探测器(photo detector, PD)拍频生成高质量的24倍频毫米波信号。此外, 分析了HNLF的长度、入纤光功率以及标准线性光纤对系统性能的影响, 仿真结果表明, 当系统处于无差错传输时, 背靠背(back-to-back, BTB)传输与经30 km光纤传输后的功率代价为2.5 dB。该方案结构简单、成本低廉、倍频系数高, 为微波光子学的发展提供了一种新途径。
毫米波 24倍频 双驱动马赫曾德尔调制器 高非线性光纤 四波混频 光载无线通信 millimeter wave 24-tupling dual-drive Mach Zehnder modulator highly nonlinear fiber four-wave mixing radio over fiber 量子光学学报
2023, 29(1): 010702
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves (MoE), Fudan University, Shanghai 200433, China
We experimentally built a W-band photonics-aided millimeter-wave radio-over-fiber transmission system and demonstrated the delivery of up to 8192-ary quadrature amplitude modulation (QAM) signal. Discrete multitone signals are converted into 1-bit data streams through delta-sigma modulation and then modulated onto a 76.2 GHz carrier. An envelope detector is used at the receiver side for direct detection. The results prove that our proposed system can support 2048QAM and 8192QAM transmission while meeting the hard decision forward error correction threshold of and the soft decision forward error correction threshold of , respectively. We believe this cost-effective scheme is a promising candidate for future high-order QAM millimeter-wave downlink transmission.
radio-over-fiber millimeter-wave transmission W-band delta-sigma modulation direct detection photonics-aided technique Chinese Optics Letters
2023, 21(4): 040602
1 郑州大学物理学院，河南 郑州 450001
2 河南仕佳光子科技股份有限公司，河南 鹤壁 458030
面向多路射频模拟信号的高线性传输需求，基于强度调制-直接探测的原理，提出了基于波分复用技术的模拟射频光传输方案；利用高线性度模拟直调半导体激光器、波分复用器、模拟光电探测器，设计了基于微波光子技术的波分复用射频光传输链路，该链路具有低串扰、低失真、链路增益可调等性能。利用该链路进行了直调激光器、驱动控制电路、射频光发射模块和光接收模块的样机研制。对所研制出的样机进行了实验测试。测试结果表明：通道增益可在-30~10 dB调谐，通道内基波与二次谐波抑制比高于50 dB，相邻及非相邻通道间射频串扰均低于60 dB，相位一致性在±5°以内。针对不同的信号输入功率，在线调整链路增益，改善链路的信噪比或非线性失真效应。设计和研制的样机可用于低频段射频信号的光纤传输。
光纤通信 射频光传输 直调半导体激光器 模拟光链路 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0506005
大连海事大学信息科学技术学院，辽宁 大连 116026
提出了一种基于低密度奇偶校验码（LDPC）的概率整形（PS）方案，以优化正交频分复用（OFDM）信号在光载无线（RoF）通信系统中的传输性能。首先，理论分析了PS技术和PS-OFDM信号的生成原理，该方案的冗余度为6.7%，相比传统的OFDM信号平均功率降低了约20%。接着，在理论研究的基础上建立了仿真验证系统，与传统OFDM-RoF系统相比，该系统可明显降低OFDM信号的平均发射功率，在相同平均发射功率下改善系统的峰值平均功率比（PAPR）。最后，对该系统在不同光纤传输距离下的误码率分析结果表明，在基带数据速率为2.5 Gbps，射频载波频率为25 GHz的情况下，基于LDPC的PS-OFDM-RoF系统可以有效改善接收机的灵敏度，并增加系统的可靠传输距离。
傅里叶光学与信号处理 光载无线通信 正交频分复用 概率整形 误码率 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0107002
为了提升通信系统的灵活性, 扩大应用范围, 同时降低建设成本, 提出一种多波段信号输出的全双工光载无线系统。在单光源条件下, 通过灵活控制偏振控制器、线性偏振器的角度, 实现3路不同频段的下行矢量信号传输; 利用载波重用和相干检测技术, 实现上行基带信号输出。仿真结果表明: 6 Gb/s四进制正交幅度调制(16QAM)信号经30 km光纤传输后, 下行链路中5 GHz、45 GHz和25 GHz频段输出信号的最小误差矢量幅度(EVM)分别为5.66%、4.03%和2.67%, 上行链路输出信号的最小EVM为4.01%。
光载无线系统 多波段信号 偏振复用 全双工 抗色散 radio-over-fiber system, multi-band signal, polari
太原理工大学 物理与光电工程学院, 太原 030024
为了充分利用光纤无线(RoF)系统中的频带资源, 提出了一种基于马赫-曾德尔调制器(MZM)的倍频因子可调谐的RoF系统, 采用波长选择、相干检测、波长重用和数字信号处理(DSP)等技术, 实现了RoF系统上下行链路不同倍频因子信号的输出。仿真结果表明: RoF系统传输16进制正交幅度调制(16QAM)信号时, 上下行链路均可实现多倍频因子可选, 下行链路传输、上行链路传输的最小矢量误差范围分别为5.5%～7%、6.4%～8.6%。
光通信 光纤无线 波长重用 相干检测 最小矢量误差 optical communication, radio-over-fiber, wavelengt
中国计量大学 光学与电子科技学院, 杭州 310018
正交(IQ)调制器在传统定标方法中存在定标速度慢和数据复杂难处理的问题, 在一些实际应用场合无法提供相互正交且幅值为2倍半波电压的射频信号。为了解决上述问题, 提出一种基于调制相位的IQ调制器快速精确定标方法, 在不加射频条件下实现对IQ调制器偏置电压的快速精确定标。测试结果表明: 该方法能在45 s左右完成对IQ调制器的定标, 且定标精度较高, 分辨率为10 mV; 能直接控制IQ调制器生成抑制载波的单边带信号。
光载无线 正交调制器 偏置电压 定标方法 相位调制 radio-over-fiber, in-phase quadrature modulator, b
1 山东科技大学电子信息工程学院，山东 青岛 266590
2 山东大学信息科学与工程学院，山东 青岛 250100
伴随着移动通信和多媒体业务的飞速发展，下一代接入网络的带宽需求呈现出了爆炸式增长的趋势。作为光接入网络的关键技术，无源光网络（PON）提供了巨大的带宽资源和长距离链路，但其灵活性受光纤铺设的严重限制。而光纤无线电（RoF）技术能够结合无线接入和光纤通信，发挥低损耗、高带宽的技术优势，促进两者的融合和发展。因此RoF技术与PON融合，能够充分利用光纤提供的巨大带宽和无线通信的灵活接入，更好地产生、处理和传输有线信号和微波信号，满足人们对多业务的需求。本文回顾了近几年的RoF-PON融合系统和关键技术，概述了微波信号的光子产生技术、RoF系统和下一代PON技术（NG-PON2）。此外，重点讨论和验证了RoF技术与波分复用PON（WDM-PON）、时分/波分复用PON（TWDM-PON）与正交频分复用PON（OFDM-PON）三种PON的融合方案。在经过20 km光纤传输后，所提的四通道RoF-WDM-PON和RoF-TWDM-PON的系统传输容量均为10 Gbit/s，误码率低至10-9。而RoF-OFDM-WDM-PON系统可以实现下行50 Gbit/s的系统容量、50 km的光纤传输以及无源光网络单元（ONU）。最后，从系统的传输距离和误码率等方面对比分析了三种系统的可行性和优缺点。因此，基于微波光子学的RoF-PON融合系统不仅能够降低系统成本，提供高带宽和多业务服务，而且能够有效提升未来接入网络的容量和链路质量。
光纤光学与光通信 下一代接入网络 无源光网络 光纤无线电 融合 微波信号 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 2300003
复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室，上海 200433
光载无线通信（RoF）系统结合了光纤和无线通信的优势，具有大带宽、低损耗、灵活移动等特性，在未来超5G/6G通信网络中有广阔的发展前景。这里实现了传输速率超过100 Gbit/s的偏振复用正交相移键控（PDM-QPSK）信号在基于商用光传送网（OTN）实时处理的RoF系统中的有效传输。分别实验演示了频率为22 GHz、传输速率为125.52 Gbit/s的PDM-QPSK信号在20 km+25 km两跨光纤和频率为60 GHz、传输速率为125.52 Gbit/s的PDM-QPSK信号在20 km+25 km两跨光纤和1 cm无线链路中的传输。结果显示启用开销为15%的软判决前向纠错（SD-FEC）编码可以实现无差错传输。另外，提出在实时处理的RoF系统中采用集成的双极化马赫-曾德尔调制器（DP-MZM）进行偏振调制的新方法，RoF系统降低了系统复杂度，在未来移动数据通信网络中有很大的应用价值。
光通信 实时处理 光载无线通信 双极化马赫-曾德尔调制器 偏振复用正交相移键控 光学学报
2022, 42(15): 1506003
