光载毫米波无线电通信技术的现状与发展

1 光载毫米波无线电通信技术的现状
    目前，MM-RoF技术已经成为美国、欧盟、日本、澳大利亚等许多国家的信息研究机构、大学面向应用的前沿研究热点；中国则主要有清华大学、北京大学、北京邮电大学、上海交通大学、浙江大学、中国电子科技大学、上海大学、华中科技大学等的一批科研院所开展相关的研究。为了有效利用光纤带宽资源，实现宽带多业务网络系统、无线网络与有线网络无缝连接，对支持宽带无线多业务的MM-RoF系统的研究越来越受到人们关注^[4-23]。比较典型的有：

    美国乔治亚州技术学院在2005年报道了波分复用-无源光网络(WDM-PON)与宽带MM-RoF无线接入系统的无缝连接研究。其方案利用高非线性色散位移光纤产生的拉曼相关四波混频效应，实现了8×2.5 Gb/s波分复用(WDM)信号的全光上变频为40 GHz微波副载波信号；同时为克服光纤色散的影响，采用了单边带滤波技术，实现了大于20 km的MM-RoF系统传输。该学院于2007年又报道了一种新型全双工RoF系统，实现了40 GHz载波下，2.5 Gb/s信号(下行差分相移键控(DPSK)调制格式，上行开关键控(OOK)再调制)的40 km的双向RoF系统传输。

    美国NEC实验室在2007年报道实现了40 GHz微波信号与2.5 Gb/s不归零码(NRZ)信号的RoF系统传输。该系统是研究有线、无线宽带服务同时传输的技术的。

    在欧洲，自2004年启动了由西班牙Valencia大学、英国University College London大学等多个欧盟研究机构共同合作的GANDALF计划。自2004年启动至今，其以“研究多业务RoF系统，实现吉比特传输速率的宽带无线和有线混合接入网络”为最终研究目标。其中，2005年报道了高频电矢量信号的光产生研究结果，实现了直接光产生载波为37.5 GHz的74.7 Mb/s正交移相键控(QPSK)信号；同年还实现了载波40 GHz、2.5 Gb/s数据信号的RoF系统。

    英国University College London大学联合剑桥、英国电信、BT公司等多个研究机构，研究基于RoF的光纤无线网络系统，实现了60 GHz无线信号多业务光传输实验。

    在日本，多业务毫米波RoF技术成为众多研究机构的研究热点。日本大阪大学在2003年报道他们实现了2.5 Gb/s基带信号、4.5～12 GHz微波信号和60 GHz载波下的155 Mb/s信号，在3种信号单一光源上的共同传输；2006年报道研究了基于超连续谱光源的全光上变频产生60 GHz毫米波信号技术，实现了两个信道25 km的RoF系统传输。日本邮政省通信研究所(CRL)在60 GHz频带实现了室内无线接入网，在36～37 GHz频带汽车路间智能通信系统(ITS-RVC)数据传送速率达10～150 Mb/s。日本ATR研究所在60 GHz频段实现400 Mb/s二进制相移键控(BPSK)调制数据的光纤传送(上行链路系统)，在50 GHz频段实现500 Mb/s BPSK调制数据的光纤传送(下行链路系统)。

    在加拿大，Ryerson大学的高级无线光纤集成技术组(ADROIT)自20世纪90年代末就开始研究RoF系统，目前重点研究在于基于RoF技术的多媒体无线接入网，实现各种多媒体接入例如IEEE 802.11、宽带码分多址(WCDMA)等混合RoF传输系统。

    韩国Yonsei大学2003年报道了实现了2×622 Mb/s信号在60 GHz RoF系统中的20 km传输，它主要采用了两个激光器的边带注入锁定技术实现毫米波信号。2005年，韩国光州科学与技术学院(GIST)报道了利用基于半导体光放大器的马赫-曾德调制(SOA-MZI)实现了全光上变频产生WDM RoF信号，实现了载波频率为22.5 GHz、速率为155 Mb/s的双DPSK信号的RoF系统传输。2006年Yonsei大学实现了利用SOA-EAM实现全双工60 GHz RoF系统10 Mb/s QPSK信号的传输。

    在中国，许多大学研究机构也十分重视光纤无线传输方面的研究。上海大学2005年报道了“OFDM-RoF光传输系统中一些问题的研究”，重点研究正交频分复用(OFDM)调制无线信号在RoF光传输系统中的传输性能分析，建立了仿真模型，之后又研究了将光相移键控(PSK)调制用于基于谐波生成原理的RoF下行链路系统；2006年以来对60 GHz RoF系统在光源方面和系统功率设计及分配建模进行了研究。北京邮电大学在2003年前后进行了RoF系统承载第二代无线系统信号的仿真工作，并且理论分析了基于四波混频(FWM)实现RoF全光波长变。北京大学利用双模锁模激光技术初步实现了60 GHz毫米波的全光产生，并进行了RoF信号光纤传输的色散分析。浙江大学于2005年在微波信号的光产生方面提出利用光纤光栅布里渊双频激光器全光产生微波/毫米波，得到了11 GHz附近的微波输出。华中科技大学利用双光源技术和60 GHz的电吸收收发器(EAT)分别在下行和上行链路实现单波长和双波长调制。湖南大学研究了提出一种改进的双边带调制产生光毫米波方案。清华大学自1999年以来在RoF系统中的无线信号光产生、上下变频、光微波滤波器、链路传输中串扰问题等方面进行了研究，取得了一定的研究成果。

2 光载毫米波无线电通信技术的未来发展
    MM-RoF系统正朝着更大容量、更高性能、更实用的方向发展，以期满足将来宽带多业务网络系统、有线网络与无线网络无缝连接方面等实际应用的要求。目前支持无线多业务的MM-RoF系统研究主要是利用光纤中的波长资源，采用WDM技术实现多业务信号的MM-RoF系统传输。考虑到光波长资源有限，为了更有效提高光波资源的利用率，用单一光源传送多业务的MM-RoF技术显得十分重要和必要，其中在同一光源上实现微波/毫米波频段的多种格式无线信号的光产生技术、多格式毫米波信号的MM-RoF传输技术、全光解调技术，以及系统性能分析等将成为实现多业务传送的MM-RoF系统的关键。

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