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

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

3G的建设推动RoF的应用：射频、基带拉远 射频、基带拉远技术 1 3G的建设推动RoF的应用：射频、基带拉远 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。

光载毫米波通信的关键技术 2 30-60GHz的毫米波是未来无线通信重点考虑的波段 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。

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 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 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

示例1：UBW光载毫米波系统 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； OTuB3，OFC’09

示例1：UBW光载毫米波系统

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

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-Wave Signals on a Single Wavelength for Converged Wireless over Fiber Access Networks

OFDM技术 3 O-OFDM系统的发展 正交条件: OFDM系统（发射端） OFDM 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系统（发射端） 时域 频域 OFDM

光OFDM的引入 OFDM技术 光OFDM技术 fc = fO fc = 0 迅速成为研究热点 承载4G移动通信 频谱效率高 抗多径衰落 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。 广泛应用在： 无线广播(DVB, DAB) 移动通信 有线通信（xDSL） Optical OFDM 55 60 65 70 75 80 85 90 95 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 Baseband OFDM fc = 0 fc = fO

（2）OFDM系统可以最大限度的利用频谱资源，提高频谱效率。 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。 To date, with the single carrier approach, the highest spectral efficiency reported in DWDM transmission is 10 bit/s/Hz with polarization-division multiplexed (PDM) 128 QAM。 ECOC 2009, Paper 1.3.3

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。 OFDM Band : Pilot Subcarrier : Data Subcarrier 多载波系统的输出是多个子信道信号的叠加，因此如果多个信号的相位一致，所得到的叠加信号的瞬时功率就会远远高于信号的平均功率，导致出现较大的峰值平均功率比（PAPR）。这对发射机的线性范围提出了很高的要求，

2) O-OFDM系统 DDO-OFDM系统框图 双边带，单边带，载波抑制

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。

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。

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

对抗光纤中的非线性效应 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 Company Logo

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

实验结果

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.

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