本研究团队-宽带光纤无线通信

1光纤无线通信技术的研究进展陈林(LinChen)湖南大学信息科学与工程学院2Outlines光纤无线通信技术的发展趋势新一代光纤无线接入系统:ROF系统Radio-over-fiber的应用和优势目前所做的工作和取得的进展将要开展的工作3BroadbandEvolution3WirelineTimeOpticalWirelessCapacityDataRateMobilityADSL/CableAPONBPONEPONGPON<10Mb/s155Mb/s622Mb/s1.25Gb/s2.5Gb/sTDM-PONWDMPONCopperFiber>Gb/s1Mb/s---70Mb/sWiFi2.4GHz(802.11b/g)5GHz(802.11a)WiMAX2.5,3.5GHz10,26GHzMVDS40GHzMBS60GHzMMDS2-3GHzLMDS26-29GHzFrequencyWireless4波长波段名称/符号常用传输媒质应用领域3Hz～30Hz105～104km极低频ELF有线线对、超长无线电波远程导航、海底通信30Hz～300Hz104～103km超低频SLF水下通信0.3kHz～3kHz103km～102km特低频ULF有线线对数据终端、有线电话3kHz～30kHz102km～10km甚低频VLF有线线对长波无线电波水下通信、声纳、电报电话、导航、时标30kHz～300kHz10km～1km低频LF有线线对长波无线电波导航、信标、电力线通信、水下通信300kHz～3MHz103m～102m中频MF同轴电缆中波无线电波调幅广播、陆地移动通信、海事通信、业余无线电通信、搜救、测向频率范围表1—1通信使用的频段及频段划分53MHz～30MHz102m～10m高频HF同轴电缆短波无线电波短波广播、国际定点通信、军用通信、飞机与船只间通信、业余无线电、雷达30MHz～300MHz10m～1m甚高频VHF同轴电缆米波无线电波电视、调频广播、空中交通管制、车辆通信、导航、集群通信、无线寻呼300MHz～3GHz100cm～10cm特高频UHF波导分米波无线电波电视、空间遥测、雷达导航、微波通信、蜂窝移动通信、GPS、卫星通信3GHz～30GHz10cm～1cm超高频SHF波导厘米波无线电波微波接力通信、雷达、导航、卫星、空间通信、陆地移动通信30GHz～300GHz10mm～1mm极高频EHF波导毫米波无线电波雷达、微波接力、射电天文、科学研究、卫星通信、铁路业务、移动通信105GHz～107GHz3×10-6m～3×10-8m红外光可见光紫外光光纤激光空间传播光纤通信，激光通信、蓝牙通信、实验、红外6传统宽带无线通信接入

局限性传统宽带无线通信系统:在基站中采用电调制方式将数据信号调制到无线载波上.7传统宽带无线接入系统中心站:将数据信号直接调制在光载波上.基站:将数据信号解调,再通过混频器调制到无线载波上,通过天线发射.中心站与基站之间:采用光纤传输缺点:由于数据信号在基站中需要调制到无线载波上,基站结构变得复杂.不利于毫米波通信.8中心局ch1chnFiber解复用器传统的宽带无线通信接入系统每个基站需要高速电混频器及RF时钟源PD基站ch1混频器40~60GHzLO天线光电检测器光电检测器ch1混频器40~60GHzRF复杂的基站结构9未来超高速光纤无线通信:

Radio-Over-Fiber系统●中心局:将数据信号和载波一起调制到光载波上并完成各种控制功能,如频率变换,调制和解调●在中心局与基站之间:利用光纤作为无线信息传送的媒质.●基站:仅进行简单的光电转换和放大.因此基站结构简单10中心局ch1chnAll-opticalup-conversionforallchannelsFiber基站De-multiplexerROFRFPDch1Ch2ChnOnlyoneRFclockOnlyoneopticalmixerSimplebasestation11ROF是指将无线射频信号在光纤里传输，主要优势：低衰减、大带宽范围干扰少远程基站结构简单足够的频带资源可以利用易于与WDM网实现融合ROF的应用前景蜂窝移动通信,卫星通信视频图象通信无线局域网车载通信ROF的优势及应用12为什么要采用RoF?目的在于未来超宽带无线接入微波频率:300MHz-300GHz3G：806～960MHz，1710～1885MHz，2500～2690MHz无线局域网(WLANs),智能交通系统(ITSs):~2.4GHzor5GHz毫米波:30GHz-300GHz(RoF)无线宽带局网在毫米波段将会达到的频率:~60GHz13ROFbasedOptical-WirelessNetworks13BandwidthCoverageMobilityMulti-channelCapacityArchitectureEfficiencyUpto2.5Gb/sforbothdirectionsRFwirelessforroamingconnectionOpticalfiberlinksforlongdistance.SeamlessintegrationwithWDMPONAll-opticalapproachesforarchitecturedesignShoppingMall,ConferenceCenterorAirportCOROFRNl1lNSOHO1414NetworkCurrentRadioAccessUp-conversion.Modulation.Channelization.FramingAmplification.ComplexandexpensiveequipmentiskeptattheBS.CentralOfficeDataMultiplexing,switchingOpticalmm-waveGenerationHugeBandwidth,LowAttenuationImmunitytoRFInterferenceIntegrationwithWDMPONSimplifiedCeilingAntennaImpactsofROFAccessNetworksShiftthecomplexandexpensiveequipmenttoCS.15光纤无线网络的应用15Emergingapplicationsrequiringguaranteedsuper-broadbandaccess:HDTVdistributionoverInternetInteractivemultimediagamesHigh-speedwireless(>1Gb/s)dataaccess16Researchkeytechnologies1:OFDMtechnologies2:Upto60GHzROFtechnologies17OFDMKeyTechnologiesDatamodulation(PSK/QAM)GuardintervalandcyclicextensionSynchronizationChannelequalizationAdaptivemodulation1860GHzROFkeytechnologies60GHzopticalmm-wavegenerationOvercomedispersion….BroadcastingbyantennaCost19OFDMoverFiber:ChallengesFrequencysynchronizationDirectdetection:howtosynchronizethereceiversamplingclockwiththetransmitterclockCoherentdetection:howtocompensatethefrequency/phasedriftHighpeak-to-average-ratioResultsinlowpowerefficiencySuppressthePARwillimprovepowerefficiencyyetresultinnoiseHighlinearrequirementNon-idealamplifier,modulators,andthefibernon-linearityeffectswillcauseproblemforOFDMsignalHighspeedA/DandD/ACommercialavailableA/DandD/AareonlyseveralGiga-Hz,butitisenoughforourROFexperimentNoisesensitiveOpticalmodulatorswillfurtherdegradethesignalperformanceforlongdistancetransmissionOtherchallenges…20现有的条件湖南大学是国家“211工程”、“985工程”重点建设的高校。湖南大学计算机与通信学院是专业从事通信与计算机教学和研究的单位。近几年来，在“985工程”学科建设经费的支持下，购置了以下仪器和设备:40GHz的混频器，40GHz窄带放大器，60GHz光电变换器，可调谐光滤波器、单电极光强度调制器、双电极光强度调制器,高频电放大器、光信号发射机、光示波器模块和主机、光相位调制器、光接收机、掺铒光纤放大器、半导体光放大器、DFB激光器、光交错复用器,0.05-20GHZ的模拟信号发生器、波分复用光源,12.5Gb/s的误码分析仪,分辨率为0.01nm的光谱分析仪.

21目前已取得的进展1.文章被＜＜通信学报＞＞、＜＜IEEE

PhotonicsTechnologyLetter>>,<<OpticsExpress>>,<<IEEEJournalofLightwaveTechnology>>,<<MicrowaveandOpticalTechnologyLetters>>,<<中国激光>,<<光学学报>>等刊物接收和发表.2.在国际会议<SPIE>>,<<APOC>>,<CLEO>>,<<ECOC2007>>,发表文章.在OFC-2009录用了二篇.3.申请了22个国家发明专利22已申请的发明专利1、专利名称：光纤无线通信系统中光毫米波产生及波长重利用方法和系统.申请号：200610031869.8,申请日期：2006年6月23日2、专利名称：全双工光纤无线通信光毫米波产生及波长重用方法和系统。申请号：200610032045.2，申请日期：2006年8月3日.2007年8月03日已在第23卷第29期公布。公开号：CN101001126，公开日期：2007-7-183、专利名称：无光源和调制器的全双工光纤无线通信基站及相应的系统。申请号：200610032252.8，申请日期：2006年9月14日。4、专利名称：采用单调制器产生光毫米波的方法及装置。申请号：200610032250.9,申请日期：2006年9月14日。235.采用直接调制激光器产生光毫米波的方法及装置200610032251.32006年9月14日,2007年8月03日已在第23卷第29期公布，公开号：CN101000411，公开日期：2007-7-18.6.结构简单的全双工光纤无线通信系统200610136716.X,2006年11月21日2007年8月03日已在第23卷第29期公布。公开号：

CN101001114，公开日期：2007-7-187.一种结构简单的光纤无线通信毫米波解调方法和系统200710034231.42007，1，9,2007年8月03日已在第23卷第29期公布。公告：CN101001121公告日期：

2007.07.18多频率光毫米波的产生装置及相应的