摘 要

本文借助MATLAB软件对Radio-On-Fiber（ROF）系统中不同调制技术进行研究和数值模拟。主要针对副载波调制技术中的双边带调制(DSB)和单边带调制(SSB)两者调制方式。在不同情况下讨论各种参数（例如光纤传输距离、光纤色散系数、光载波波长、微波频率等）对每种调制方式色散衰减的影响，并进行详细分析。

论文主要内容如下：学习ROF系统的基本概念，理解ROF系统的主要组成部分和每部分的基本工作原理，学习通信系统中调制的基本原理。最后对ROF系统的副载波调制技术进行详细讨论，运用MATLAB进行仿真和分析。

研究结果表明：在副载波调制中，光纤传输距离、光纤色散系数、光载波波长以及微波频率都会在DSB调制中都会导致不同程度的色散。而在SSB调制不会出现相干现象，没有引起光功率衰减的色散衰减因子，因此输出信号不会出现周期性衰减。

关键词：Radio On Fiber；DSB调制；SSB调制

Abstract

In this paper, we study and numerical simulation of different modulation techniques in Radio-On-Fiber (ROF) system with the aid of MATLAB software. Mainly aimed at the dual band modulation (DSB) and single side band modulation (SSB) modulation mode,and discussing the influence of various parameters(such as optical fiber transmission distance, fiber dispersion coefficient, optical carrier wave length, microwave frequency)on the dispersion attenuation of each modulation mode under different circumstances,and carrying out a detailed analysis.

The main contents of this paper are as follows:Learning the basic concepts of ROF system,understanding the main components of the ROF system and the basic working principle of each part,learning the basic principles of modulation in communication systems.Discussing the technology of sub carrier modulation in ROF system and using MATLAB to simulate in the last.

Research results show that:in sub carrier modulation, optical fiber transmission distance,fiber dispersion coefficient, light load wave length and microwave frequency will lead to different degree of dispersion in DSB modulation.But there is no coherent phenomena in SSB modulation and no dispersion attenuation factor which could cause optical power attenuation, so the output signal does not appear periodically attenuation.

Key word:Radio on fiber;DSB modulation;SSB modulation

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 ROF系统的研究背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本论文的主要内容 2

第2章 ROF系统概述 3

2.1 ROF系统基本概念 3

2.2 ROF系统的工作原理 3

2.2.1 基带光纤传输 4

2.2.2 中频光纤传输 4

2.2.3 射频光纤传输 4

2.3 ROF系统的优势和应用 5

2.3.1 ROF系统的优点 5

2.3.2 ROF系统的应用前景 6

第3章 ROF系统的理论基础 7

3.1 光纤传输 7

3.2 基本调制系统 8

3.2.1幅度调制（线性调制）的基本原理 9

3.2.2 角度调制（非线性调制）基本原理 11

第4章 ROF系统中副载波调制技术 13

4.1 ROF调制中的色散问题 13

4.2 单波长DSB调制技术 13

4.2.1 光载波波长对光纤色散导致信号衰减的影响 15

4.2.2 光纤色散系数对光纤色散导致信号衰减的影响 16

4.2.3 光纤传输距离对光纤色散所导致信号衰减的影响 16

4.2.4 副载波频率对光纤色散导致信号衰减的影响 17

4.3 单波长SSB调制技术 18

第5章 总结 21

参考文献 22

致谢 23

第1章 绪论

1.1 ROF系统的研究背景和意义

随着人类进入现代社会，人与人之间的交流变得越发频繁，交流的信息量越来越庞大。地球已经变成了“地球村”，人们无论在哪里都可以随时与想要接触的人交流，随时随地领略各地的风土人情，真正实现了“足不出户，便知天下事”。而这却得益于通信行业的飞速发展。但是移动通信经过长久的发展，现在却遇到了一个瓶颈，所处的地位非常尴尬。那就是因为人们对通信的要求变得越来越高，已经从最简单的数据、图像和语音传输转变为实时地传输多种数据结合的媒体信息，而且更加强调信息的准确性、安全性、灵活性和实时性。再加上用户增加和各种电子产品的出现，使得移动终端设备数量急剧上升，数据传输量变得更加庞大，但是传统的无线通信频带带宽窄小，不能传输大容量数据，使得各个信道变得拥挤不堪且会出现信号干扰失真的现象，因此通信系统需要更加宽广的传输频带。又因为更高频率的无线信号容易受大气影响，不能远距离传输信号，所以人们需要一种既能传输大容量数据且可以远距离传输信息的移动通信系统。

自从光纤被制造出来，人们发现光纤可以成为当今最为理想的远距离通信传输媒质。光纤传输损耗小、频带宽、容量大，抗电磁干扰性能好而且其制造原料是,地球上最丰富的物质。最重要的是经过科学家多年的不懈努力和研究，终于在1550nm和1310nm波长处分别实现了0.2dB/km和0.5dB/km的极低损耗的光纤传输。这使得通过光纤传输光信号的光纤通信系统得到了快速发展。后来人们发明一种新的方法解决无线通信所遇到的尴尬问题，即Radio On Fiber（ROF）系统。该系统将频率更高的无线信号加载到光波上，通过光纤链路远距离传输，到达目的基站后再通过光电检测器转换成无线信号，最后由天线发射到无线终端。ROF系统结合光纤通信和无线通信的优点，能够实现低损耗、大宽带、低成本和远距离的信号传输。

1.2 国内外研究现状

随着“地球村”概念的出现，人们提出了“无处不在的网络社会的目标”，而信息全球化更是成所有国家信息化战略的目标。由于光纤通信和无线通信的迅速发展和众多优势，ROF系统也得到了快速发展。上个世纪80-90年代，美国首次将无线通信和光纤通信融合并运用到军事领域，并取得了重大成果。到了90年代末期，欧美国家开始加大对ROF系统的研究，此时ROF系统才真正被研发出来，一直到当前还在继续研究并投入到更多的实际应用当中。

在国外，ROF系统已经被很多国家重点关注且取得众多成果。例如，日本已经研究出应用ROF系统的智能交通系统ITS（Intelligent Transport System），并把该系统设备投入到实际应用,得到了众多好评；在2000年悉尼奥运会期间，奥运会场馆通过ROF系统实现了在同一个场馆内三个运营商多个频段几百个基站的无线信号的动态自由分配和传输，并且取得了成功，保证了奥运会赛事的全程直播；ROF系统中的毫米波生产技术也获得重大突破，在同一个芯片集成多个分布式反馈激光器DFB（Distributed Feedback Laser）,可以具有非常高的抑制比的连续可调毫米波;澳大利亚的ACTS FRANS项目和日本ITS系统的优秀表现成为了推动ROF系统快速发展的动力。目前，欧洲、美国和日本等国家都对无线频段进行新的划分，其中欧洲将6GHz-26.3GHz和65GHz-66GHz频段分配到移动通信系统，将63GHz-64GHz分配到民用车辆通信，将59GHz-62GHz分配到无线局域网系统。在国内，相关科研机构也开始研究ROF系统，例如中科院、清华大学、北京邮电大学、上海大学和浙江大学等等，都取得了很多研究成果。其中最简单的应用成果就表现在城市的智能交通系统中。我国不少城市都开始发展城市轨道交通，其中沪杭磁悬浮交通线路就采用ROF系统建立地面和轨道列车之间的无线通信。