[发明专利]一种RoF-PON混合接入系统

说明书

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种射频光纤传输（RoF）-无源光网络（PON）混合接入系统。

背景技术

随着无线传输速率的不断提高、微基站及微微基站数量的增加，以及分布式基站架构在无线通信基站组网中的广泛应用，使用光纤直接承载无线射频信号的技术射频光纤传输（Radio over Fiber，RoF）成为业界关注的热点。

RoF技术是将射频信号副载波调制到光载波上实现基于光纤网络传输的技术。一方面，该技术利用光纤进行传输距离的延伸，鉴于光纤覆盖的特殊性，可将其延伸至普通无线信号无法覆盖的复杂环境中，从而消除现有移动通信的服务盲区，缓解无线射频系统在信息容量和传输距离等方面的瓶颈问题。另一方面，RoF网络的传输，与射频调制方式及载波频率均没有关系，可以灵活地处理各种调制射频信号和对新型无线业务进行自由扩充。即，RoF技术特点包括高带宽、低损耗；对信号格式透明，基站结构简单，部署灵活；抗电磁干扰能力强，保密性好。

无源光网络（Passive Optical Network，PON）的基本原理是在一定的物理限制和带宽限制条件下，让尽可能多的终端设备共享局端设备和光纤。PON的“无源”特性，使得它具有经济有效和透明传输高速数据等优点而被作为光接入网的首选方案。

RoF-PON系统是一种融合了RoF和PON技术的混合接入系统，目标在于通过综合的拓扑结构和传输技术，实现接入网覆盖范围和容量的拓展并最终实现“最后一公里”无缝接入。波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）-PON采用的网络构架，在很大程度上与RoF的系统架构是相吻合的。另一方面，RoF的毫米波通信，携带的信息速率相对较大，势必会加大系统的容量。

RoF系统中的光生毫米波方法大致分为直接调制法、外部调制法、光外差法三种类型。其中，直接调制法简单、经济、容易实现，但由于半导体激光器和发光二极管的驰豫振荡和频率啁啾特性，该技术只能应用于低频系统。

光外差方法是一种相对简单、成本较低的技术，通过两个频率差等于所需要毫米波频率的窄线宽光波在光电探测器中拍频产生毫米波信号，但若利用光外差技术进行拍频的两路信号相干性较差，则其产生的毫米波信号频率会出现不稳定扰动。

外部调制法性能优于直接调制，从调制原理上可以分为双边带调制（DSB）、单边带调制（SSB）以及光载波抑制（OCS）调制三种类型。通过单/双边带调制产生的光信号中的光载波分量过大，载边比（CSR）高达20dB，导致整个系统的光接收灵敏度较低。OCS技术可消除衰落效应，且具有抑制载波的特点，可以获得较好的接收灵敏度，频谱利用率高、带宽需求低、长距离传输损耗小。

Wen-Jr Jiang等人提出了基于单臂马赫曾德调制器（MZM）的OCS调制格式同时产生混合信号的RoF系统方案。该系统将30GHz的2.5Gb/s QPSK无线信号与1.25Gb/s的OOK基带信号在电域混频后驱动单臂MZM，QPSK信号被加载到双边带上，OOK信号被加载在中心载波上。该系统的有线和无线信号类型不同，且射频信号频带提高了到60GHZ，可提供大容量的业务。但该系统在经过25km的单模光纤（SMF）传输后，基带与射频信号的功率代价相差加大(0.1vs4dB)，限制了其应用范围的拓展。

Hyun-Seung Kim提出一种采用OCS调制格式同时传输1.25Gb/s混合接入信号的WDM-RoF系统结构。采用法布里-珀罗型激光二极管（FP-LD）作为连续激光源产生八路光载波，单臂MZM作为调制器件。MZM偏压设在最小传输偏置点，以产生八路带宽为8GHz的射频OCS双边带信号，解复用后经反射式半导体光放大器（RSOA）对每路双边带载波加载1.25Gb/s的数据信号，RSOA同时可抑制FP-LD产生的模间分配噪声（MPN）。携带有数据信息的各路信号复用后经23km的SMF传输，最终得到的下行1.25Gb/s的基带与射频信号的功率代价接近于0.5dB。而上行1.25Gb/s基带信号功率代价接近于1.5dB。系统中由于使用了FP-LD、RSOA等器件，对其参数精确度要求较高，系统结构较复杂。