面向2G/3G/4G/WLAN融合接入應(yīng)用的光載無線分布

項(xiàng)目使用改造的WLAN 接入點(diǎn)設(shè)備作為Wi-Fi 信號源。從產(chǎn)生的射頻信號經(jīng)光收發(fā)模塊調(diào)制到光載波，在單模光纖(SMF) 中傳輸后，在遠(yuǎn)端經(jīng)光收發(fā)模塊轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)功率放大器(PA) 放大后，從天線輻射出去。

對于上行鏈路，因?yàn)榻邮招盘柼酰扔?0 dB 增益的低噪放大器(LNA) 放大，然后調(diào)制到光載波上并被傳送到AP 端。為了補(bǔ)償光電和電光轉(zhuǎn)換的損耗，光收發(fā)模塊中的功率放大器增益設(shè)置為，從而使得光鏈路的整體增益為0 dB?；诖讼到y(tǒng)，項(xiàng)目研究了上、下行鏈路的光損耗容限。

上行、下行鏈路中仿真信噪比和實(shí)際吞吐量與光損耗的關(guān)系如圖5所示。測量結(jié)果表明，下行鏈路的光損耗容限可以達(dá)到20 dB 以上。此外，當(dāng)光損耗超過23 dB 時，測得的吞吐量將迅速下降5 Mb/s，這是由觸發(fā)開關(guān)引起的。

因?yàn)樯漕l功率太低，無法觸發(fā)射頻開關(guān)，所以下行鏈路的光損失容限要高于測量結(jié)果。

此外還測量了上行鏈路的光損耗容限，當(dāng)光損耗低于25 dB 時，數(shù)據(jù)的吞吐量保持在24 Mb/s 附近，而隨著光損耗的增加，吞吐量跳變到18 Mb/s。實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合ROF 系統(tǒng)中理論仿真的光損耗容限。

3.受激布里淵散射對傳輸性能影響的分析和抑制

光纖中受激布里淵散射(SBS) 效應(yīng)所帶來的負(fù)面影響限制了光纖輸入端口所能夠容忍的最大輸入光功率，當(dāng)輸入光功率超過SBS 閾值一定程度時，就會產(chǎn)生功率飽和效應(yīng)，導(dǎo)致接收端口難以獲取相應(yīng)的光功率，并且受激布里淵散射會導(dǎo)致接收信號的噪聲急劇增大，導(dǎo)致鏈路性能的惡化[7]。

本文提出了一種基于菲涅爾反射和抑制載波調(diào)制的SBS 增益譜/損耗譜的測量方法[8]，具有高精度、單端測量等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)如圖6 所示?？烧{(diào)諧光源(TLS)產(chǎn)生線寬低于300 kHz 的直流光，微波源產(chǎn)生頻率可控的微波，并以載波抑制(OCS) 的方式調(diào)制到光載波上。通過控制微波的頻率可以得到頻率間隔可調(diào)的雙邊帶信號，經(jīng)放大后，進(jìn)入到被測光纖。

由于光纖端面會產(chǎn)生菲涅爾反射現(xiàn)象，反射光將背向進(jìn)入到被測光纖。這兩部分光在被測光纖中逆向傳輸，當(dāng)雙邊帶的頻率間隔正好等于被測光纖的布里淵頻移，并且前向泵浦光功率高于SBS 閾值的時候，就會出現(xiàn)效應(yīng)。

泵浦光的上邊帶對探測光的下邊帶有放大作用，而泵浦光的下邊帶對探測光的上邊帶有衰減作用。因此只要通過調(diào)節(jié)微波源頻率，并且分別檢測上下邊帶的光功率，就可以很容易的得到SBS 的增益譜和損耗譜。

用這種測量方法，分別得到了標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(SSMF) 和高非線性光纖(HNLF)中SBS 效應(yīng)的增益譜和損耗譜，如圖7 所示。圖給出了TLS 波長為1 552.84 nm 時的增益譜，從譜線形狀來看，實(shí)驗(yàn)結(jié)果很好的吻合了理論上的洛侖茲線型，并且不同泵浦功率對應(yīng)的布里淵增益系數(shù)峰值也不同。

同樣，當(dāng)波長調(diào)到1 552.71 nm 的時候，可以測得如圖7(b) 所示的SBS 損耗譜，并且布里淵損耗系數(shù)峰值也會隨著泵浦功率的增加而增加。

目前抑制SBS 效應(yīng)的方法主要有增加激光器線寬。為了研究激光器線寬對SBS 閾值的影響，實(shí)驗(yàn)測試了信號在鏈路中傳輸時鏈路中光功率的監(jiān)測情況，測試結(jié)構(gòu)圖如圖所示。矢量信號分析儀產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號，調(diào)制到光載波上傳輸，摻鉺光纖放大器(EDFA)用來調(diào)節(jié)入纖光功率。

光信號經(jīng)過環(huán)行器和耦合器進(jìn)入被測光纖中傳輸，被探測器接收恢復(fù)出電信號。實(shí)驗(yàn)中直調(diào)激光器的線寬約為10 MHz，而窄線寬光纖激光器的線寬約為50 kHz。

實(shí)驗(yàn)中測試了鏈路各監(jiān)測點(diǎn)光功率的變化情況，在環(huán)行器后用PM1 來監(jiān)測入纖光功率，經(jīng)過被測光纖后用監(jiān)測透射光功率，利用PM3 監(jiān)測光纖背向散射光的光功率。

測試結(jié)果如圖9 所示，其中，圖8和圖9(b)分別對應(yīng)于激光器線寬為的直接調(diào)制和50 kHz 的外調(diào)制。由圖9(a) 可以看出，當(dāng)入纖光功率低于13.5 dBm 的時候，光纖反射光功率和透射光功率緩慢增加，當(dāng)入纖光功率高于13.5 dBm 的時候，其中反射光功率發(fā)生急劇變化，快速增加，并且在17.5 dBm 的時候與透射光功率均等，可以看出單模光纖的SBS 閾值約為13.5 dBm。由圖9(b) 可以看出，激光器線寬為50 kHz 條件下，閾值在9.5 dBm 附近，比10 MHz 線寬時降低了4 dB 左右。

4. 2G/3G/4G/WLAN 多業(yè)務(wù)分布式傳輸?shù)腟CM-CWDM技術(shù)

隨著中國移動推出四網(wǎng)協(xié)同的發(fā)展戰(zhàn)略，無線業(yè)務(wù)應(yīng)用正趨于多樣化。2G 網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)向低端用戶提供移動語音業(yè)務(wù)，3G 網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)正得到大規(guī)模部署，同時能夠支持更高無線接入速率的4G 網(wǎng)絡(luò)也在逐漸鋪開。

此外，WLAN 作為低成本高效率的流量承載解決方案，正進(jìn)入快速發(fā)展的時期。通過不同的網(wǎng)絡(luò)向多個基站配置多制式的無線業(yè)務(wù)，將導(dǎo)致大量的資本輸出(CAPEX)和運(yùn)營支出(OPEX)。針對這一問題，光載無線分布式天線系統(tǒng)是最有吸引力的解決方案[9]。前面已經(jīng)介紹了實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的光載無線分布式天線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，為了面向四網(wǎng)融合接入應(yīng)用，項(xiàng)目采用副載波復(fù)用(SCM) 和波分復(fù)用技術(shù)的結(jié)合[10]，充分利用了光纖的寬帶特性。

副載波復(fù)用系統(tǒng)，在發(fā)送端將各路待傳遞的信息分別調(diào)制在不同的射頻(即副載波)上，然后將各個帶有信號的副載波合起來，調(diào)制一個光載波;在接收端，經(jīng)光電檢測得到全部的副載波，然后用電學(xué)的方法將各路副載波分開。