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1、河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告河北工业大学2013届本科毕业设计（论文）中期报告毕业设计（论文）题目：基于MZM调制器实现混合网络的研究专业（方向）：通信工程学生信息：092304 刘雪姣 通信092指导教师信息：11015 卢嘉 讲师报告提交日期：2013.5.2内容要求：（毕业设计中期报告要求提交阶段设计成果或实验结果；毕业论文中期报告要求提交实地（现场）调研研究报告。）1、 课题简介本课题研究的是基于MZM调制实现混合网络。即用Mach-Zehnder调制器(MZM)采用双边带调制，奇数边带抑制调制等方法产生毫米波；利用载波传递有线信号，边带信号产生无线信号，并且采用波长重利用
2、技术传输接收天线接收到的上行信号，实现有线、无线、上行信号的混合网络传输；课题中还用到光电检测技术将光信号转换成电信号，然后用低通滤波进行解码。这种通信方式将光纤通信与毫米波技术相结合，能够获得低传输损耗和巨大的带宽资源，是一种最佳的通信方式。二、课题进展针对本课题，我需要完成的有：（1）对ROF系统进行国内外现状的研究、分析、总结；（2）研究本课题需要的关键技术；（3）混合网络传输需要的公式推导；（4）具体设计课题实现方案；（5）运用optisystem实现具体的方案仿真，参数设置，结果分析。1.调制实现混合网络的原理为了充分利用光纤的巨大带宽以降低成本，并且结合无线通信技术的灵活性，混合网
3、络应运而生。通过有线信号、无线信号、和波长重利用技术传输的信号的混合，来实现全双工、大容量的信息传递。强度调制可以通过改变双驱动调制特性实现双边带调制、单边带调制、载波抑制调制和边带抑制调制等。输入端的光场为:（）是输入光信号,是RF调制电压,是分别加到两臂的直流偏置电压表示第二个臂与输入功率比值(或第二个臂的输出与输出功率的比值).,其中, 由于(偏置开启电压)有可能与RF开启电压不同, 因此,将直流偏置电压分别作为参数。 如果偏置开启电压与RF开启电压相等,并且电信号规一化参数为false,偏置电压就可以包括在电信号里。现在将模型理想化,假设消光比足够大,插入损耗足够小,则上式化简为:（）
4、 假设:（） （）其中 化简得:（）对上式取实部可得:（） 一般情况下, LiNbO3 Mach-Zehnder Modulator的RF调制电压幅度相等,频率相同,即.为了简化分析,使即:,这与optisystem中的参数设置一致.方程再次化简为:（）令,（）将上式中含有的项分别合并： （）的项分别为载波项、偶边带项、奇边带项。 可以通过改变和，来控制载波和各阶边带。 双边带调制（DSB）：方程（）的每一项都将保留，则，即。公式即（）所示 奇数边带抑制：方程（）的奇数载波为0，则，可以使奇数边带系数为零。公式为（）2.基于MZM调制实现混合网络研究2.1基于双边带调制实现混合网络的方案 图中
5、心站直接采用双边带调制和滤波分别产生两个双边带信号和中心载波信号。将无线数据信号只调制到其中一个边模上，有线数据信号调制到中心载波上，然后三个信号耦合产生光毫米波信号通过光纤传输到基站。基站进行信号分离，天线发射接收及解码。这种方法可以减轻基站工作量，同时抑制码间串扰。2.1.1方案设计GHzRF信号filterfilterfilter2.5Gbit/s无线信号BERTfilter40GHzRF信号Optical couplemixerAntennafiberBERTfilter5Gbit/s有线信号fiberfilterBERT接收信号filterfilterfilterfilter图基于双
6、边带调制实现混合网络 CW产生能量为A，频率为193.1THz的连续光波。经过MZM调制，调制信号为初始相位为0，频率为20GHz的射频信号。产生毫米波公式为而后进行滤波器滤波，分别产生承载有线、无线、上行信号的光波的表示为： 有线信号：5Gbit/s的数据信号调制到，用于传输有线信号到基站，再经天线发射。 无线信号：2.5Gbit/s的数据信号调制到，用于毫米波传输无线信号到基站，再经天线发射。 上行信号：上行数据信号调制在，实现波长重利用。2.1.2参数设置 图2 MZM调制器设置参数2.1.3仿真结果及分析 图3为中心站的仿真连线图，其中CW产生频率为193.1THz的连续光波。射频信号
7、初始相位为0，频率为20GHz。调制产生毫米波。设置滤波器参数：频率为193.12THz，带宽为18GHz，滤出承载无线信号的光波，用以加载无线信号。频率为193.08THz，带宽为18GHz，滤出承载上行信号的光波，用以加载上行信号。频率为193.1THz，带宽为18GHz，滤出承载有线信号的光波，用以加载有线信号。图中心站仿真图仿真结果及分析（） 强度调制之后双边带波形 中心频率193.1THz，一阶边带和中心边带频率差为20GHz，中心载波-11dBm，两个边带均为-18dBm。抑制比为7dBm。 （）右边带信号（用于加载无线信号) （）左边带信号（用于波长重利用） 频率为193.12T
8、Hz 频率为193.08THz （）中心载波（用于加有线信号） 频率为193.1THz图中心站产生的仿真波形 图经耦合后光纤传输信号 中心频率193.1THz，两个边带频率间隔40GHz。 图基站仿真图图6是基站连线图。基站把光纤传输来的信号滤波，分离产生三种信号，通过解调。分别实现有线信号、无线信号、上行信号的传输。频率为193.12THz，带宽为18GHz，滤出承载无线信号的光波，用以加载无线信号。频率为193.08THz，带宽为18GHz，滤出承载上行信号的光波，用以加载上行信号。频率为193.1THz，带宽为36GHz，滤出承载有线信号的光波，用以加载有线信号。仿真结果及分析 （）无线
9、信号 双边带之间频率间隔为40GHz。 （）波长重利用信号 频率为193.08THz 左边带为193.08THz，右边带为193.12THz。 （）有线信号 频率为193.1THz图基站波形图2.2基于奇数边带抑制调制实现混合网络的方案。 图8中心站用强度调制器实现抑制奇数边带，产生频率间隔为2倍射频信号源频率的双边带信号和中心载波信号。将无线数据信号只调制到其中一个边模上，有线数据信号调制到中心载波上，然后三个信号耦合产生光毫米波信号通过光纤传输到基站。基站进行信号分离，天线发射接收及解码。这种方法可以减轻基站工作量，同时抑制码间串扰。提高了倍频因子，容易产生高频信号。2.2.1方案设计2.
10、5Gbit/s无线信号10GHzRF信号BERT40GHzRF 信号mixer2f4f5Gbit/s有线信号BERTfiberPIN接收信号filterfilterAntennafilterOptical couplefilterfilterfilterBERTfilterfiberfilterfilter 图8 基于奇数边带抑制调制实现混合网络 CW产生能量为A，频率为193.1THz的连续光波。经过MZM调制，调制信号为初始相位一个为0，一个为频率为20GHz的射频信号。产生毫米波公式为而后进行滤波器滤波，分别产生承载有线、无线、上行信号的光波的表示为： 有线信号：5Gbit/s的数据信号
11、调制到，用于传输有线信号到基站，再经天线发射。 无线信号：2.5Gbit/s的数据信号调制到，用于毫米波传输无线信号到基站，再经天线发射。 上行信号：上行数据信号调制在，实现波长重利用。2.2.2参数设置图9 MZM调制器设置参数2.2.3仿真结果及分析 图10为中心站的仿真连线图，其中CW产生频率为193.1THz的连续光波。射频信号频率为20GHz。调制产生毫米波。设置滤波器参数：频率为193.12THz，带宽为18GHz，滤出承载无线信号的光波，用以加载无线信号。频率为193.08THz，带宽为18GHz，滤出承载上行信号的光波，用以加载上行信号。频率为193.1THz，带宽为36GHz
12、，滤出承载有线信号的光波，用以加载有线信号。图10中心站仿真图仿真结果及分析（）奇数边带抑制 中心频率193.1THz，一阶边带和中心边带频率差为20GHz，中心载波-8dBm，奇数边带被抑制，两个偶边带均为-28dBm。抑制比为20dBm。（） 右边带（用以加无线信号）频率为193.12THz。 （）左边带信号（用以波长重利用） （）中心载波（用以加载有线信号） 频率为193.08THz 频率为193.1THz 图11中心站产生波形 图2经耦合后光纤传输信号 ，中心载波193.1THz，边频之间相差40GHz。图13基站仿真图 图13是基站连线图。基站把光纤传输来的信号滤波，分离产生三种信号
13、，通过解调。分别实现有线信号、无线信号、上行信号的传输。频率为193.12THz，带宽为18GHz，滤出承载无线信号的光波，用以加载无线信号。频率为193.08THz，带宽为18GHz，滤出承载上行信号的光波，用以加载上行信号。频率为193.1THz，带宽为36GHz，滤出承载有线信号的光波，用以加载有线信号。仿真结果及分析 （）双边带信号 左边带193.08THz，右边带193.12THz （）有线信号 中心频率193.1THz （） 波长重利用 频率193.08THz 图基站产生波形图 三、进一步需要解决的问题课题进展到此，我完成了课题的研究现状、意义、关键技术分析，进一步提出了课题的两个
14、研究方案，并进行了理论推导和绘制方案图，进而对课题的整体架构有了深刻的了解。但是尚有很多未解决的问题：（1)对于方案的模拟仿真，只是画出了整体架构及部分的仿真结果，但是并没有出加载数据信号后的仿真结果；（2）参数设置方面，由于版本问题，好多软件参数需要重新设置，需要很大工作量；（3）系统需要进一步的完善，分析两个研究方案的优缺点、适用方向等。对各个方案的结果进行分析总结；（4）整理材料数据，撰写论文，准备毕业论文及答辩工作。四、后期工作安排2013年04月28日05月04日 撰写并提交中期报告2013年05月05日05月12日 基于此方案构建一个全双工的ROF实验系统2013年05月13日05月18日 完善系统，对得到的结果进行分析总结2013年05月19日05月25日 整理材料、数据，撰写并提交论文初稿2013年05月26日06月05日 修改论文，毕业设计论文定稿2013年06月06日06月16日 定稿装订，整理答辩材料，答辩16
基于MZM调制器实现混合网络的研究中期报告
