光载无线技术(RoF)因其大带宽、高移动性和低传输损耗等特点,成为未来接入网极具前景的解决方案之一。同时,该技术与矢量调制格式结合可以有效提高系统容量。但是如何低成本地产生光矢量微波/毫米波一直是亟待解决的问题。从预编码和光子倍频技术出发,提出多种光子辅助微波/毫米波产生方案,这些方案从成本、器件可用性、系统复杂度、系统容量等角度对传统方案进行了改进,为将来的研究工作提供参考。

提出了利用啁啾光纤布拉格光栅(FBG)和马赫增德尔调制器产生三角形光脉冲的优化方案。方案采用FBG模拟单模光纤的色散特性，结合光载波抑制调制产生了三角形光脉冲, 并通过仿真分析，选择FBG的长度、调制深度、适当的折射率切趾函数对三角形光脉冲的线性特征进行了优化。仿真结果表明，在同一啁啾系数下，产生的三角形光脉冲的失真程度随啁啾光纤光栅的调制深度增大而增大，光栅长度、折射率切趾函数对三角形光脉冲的影响也比较明显。与现有系统相比，由于将FBG引入系统，省去长距离的光纤，优化方案系统结构更为简单，三角形光脉冲线性特征更好。

为克服远距离光纤传输系统中色散效应的影响, 研究了一种基于光载波抑制的单工ROF(光纤无线电)系统, 并提出改进的双工ROF系统传输方案。在中心站, 采用20 GHz的射频信号将下行链路信号耦合至光载波抑制频段处, 通过单模光纤传输50 km至基站, 并重复利用未调制边带传输上行链路信号。通过仿真得到的系统光谱图和误码率曲线表明: 加入上行链路信号传输后, 下行链路的光纤能量损耗降低, 上、下行链路同时具有较好的抗色散能力。

提出并理论分析和实验验证了一种新的产生毫米波的六倍频技术。该方法采用两个相同串联的双电极驱动马赫-曾德尔电光调制器(MZM)，调节第一个MZM的偏置电压使其工作在最小传输模式，只输出奇次光谐波分量，调节第二个MZM的偏置电压使其工作在最大传输模式，抑制所有的奇次光谐波分量。实验结果显示，采用10 GHz的射频（RF）信号驱动这两台MZM后，输出60 GHz的毫米波信号，实现了六倍频。通过测量输出的信号性能指标并与未使用带通光滤波器方案作比较得出经过50 km光纤传输后，输出信号受到色散的影响小。

实验研究了一种基于单臂马赫-曾德尔强度调制器,并在基站利用光载波抑制技术产生40 GHz光载毫米波的全双工正交频分复用光纤无线通信(OFDM-ROF)系统。在下行链路中,2.5 Gb/s的OFDM信号与20 GHz的射频正弦波信号混频后,驱动强度调制器调制中心激光载波,经标准单模光纤(SSMF)传输至基站后接收;在上行链路中,通过波长重利用调制2.5 Gb/s的开关键控信号传输至中心站。实验结果表明,下行和上行分别经过50 km SSMF传输后功率代价分别小于1和0.5 dB。

实验研究了一种采用马赫-曾德尔电光调制器产生60 GHz光毫米波的方法和相应的光纤无线传输(ROF)系统。在中心站采用单臂的马赫-曾德尔强度调制器(IM)通过光载波抑制(OCS)方式产生光毫米波,光毫米波的频率为2倍射频(RF)信号的频率。然后再利用另一个电光马赫-曾德尔调制器将下行基带数据信号调制到光毫米波上。下行信号经光纤链路传送至基站单元,光毫米波信号经高速光电转换器产生60 GHz的电毫米波,经过放大后,由天线发送出去。在用户单元通过天线接收到的电毫米波信号利用相干解调恢复下行的基带数据信号。实验显示采用频率为29 GHz射频信号产生光毫米波的频率为58 GHz,将下行链路中2.9 Gbit/s的数据在单模光纤中传输距离达20 km,且实现无线传输2.6 m。

从理论和实验两方面比较了光纤无线通信(ROF)系统中分别传输开关键控(OOK)与正交频分复用(OFDM)信号的性能。从理论上对产生的毫米波进行了色散效应分析,证明了在ROF系统中OFDM信号长距离传输后没有受到严重的码间干扰(ISI),只是毫米波信号的相位发生了变化;OOK信号受到了严重的码间干扰。实验证明在无色散补偿的情况下,2.5 Gb/s的OOK信号在单模光纤(SMF)中传输60 km后眼图完全闭合,误码率(BER)只能达到10-3,而采用OFDM信号传输130 km星座图仍然很好,误码率达到10-4,这说明在ROF系统中OFDM信号的传输性能要优于OOK。

理论和实验研究了基于载波抑制原理采用级联的相位调制器和强度调制器产生四倍频光载毫米波的原理。基于此原理,在中心站利用10 GHz的本振射频信号,通过调节两个调制器的相位差和强度调制器的偏置电压产生40 GHz光载毫米波信号,2.5 Gb/s的基带数据信号直接调制在光载毫米波上,经过20 km标准单模光纤传输至基站。实验研究表明,下行链路信号通过20 km标准单模光纤传输后,传输功率代价小于0.8 dBm,基带信号眼图依然清晰张开,简化了系统配置,信源稳定可靠。

对光载毫米波(ROF)系统中毫米波副载波的上变频方案进行了理论分析及仿真研究。在中心站端通过30 GHz的本地振荡源,采用载波抑制技术得到了差频为60 GHz的光载射频信号,即在中心站实现了上变频的处理。该系统不需要在基站设置高频震荡源,大大降低了ROF系统的成本,满足了未来光无线通信系统中不断增长的载波频率的要求。同时,理论分析了中心站上变频的信号产生方法,搭建了仿真系统,结合理论分析结果,验证了该方案产生的ROF信号在光线中的传输性能及传输距离。

提出并理论分析了一种采用单电极Mach-Zehnder调制器(SD-MZM)产生光载毫米波的方案。采用电混频器将射频信号与基带数字信号混频后再利用单电极调制器产生 双边带调制信号并发送至光纤，在基站使用一个交叉复用器(IL)将双边带信号的中心载波与一阶边带信号进行分离，中心载波可用于上行链路的光载波，而一阶边带 产生光载毫米波;理论分析了该毫米波的色散特性并在仿真平台上验证了其正确性，研究发现由于光纤色散引起两个一阶边带的延时不同, 从而导致毫米波能量的损失和解调信号的码间干扰，限制了毫米波的最大传输距离。