混沌超宽带光载无线电通信链路的研究

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超宽带(UWB)技术的应用是近年来的研究热点。理想的UWB系统具有功率低,损耗小,高数据传输速率,定位能力准确,低干扰的特性,它非常适合应用在低成本短距离内进行数据的高速传输。可是在实际应用中为了使UWB信号不干扰到其他无线通信信号,UWB的传输功率必须满足FCC规定的频谱模板。如此低的传输功率导致了UWB信号的覆盖范围很小。一般来说,用普通的天线传输信号,通常信号所能覆盖的范围在数米到数十米。为此,研究者提出了超宽带光载无线电技术,以实现高速无线通信的“无缝覆盖”。本文研究了一种新型的混沌超宽带光载无线电通信链路,主要工作包括:首先,分析比较了现有的光生UWB技术,指出不管是基带还是毫米波UWB的发生装置中高频的电装置都是必须的,这也就意味着实验装置的损耗会比较高以及复杂程度高。另外,基于高斯脉冲整形理论的UWB产生方法很难控制频谱特性以及生成的脉冲,这也就限制了高斯脉冲整形技术,使其很难应用在一些复杂的环境或者一些新兴的技术中。其次,提出并验证了基于半导体激光器非线性动态特性在光域产生UWB信号的方法。利用光反馈半导体激光器产生的UWB混沌光脉冲,可以通过改变半导体激光器反馈强度或者调节偏置电流来进行控制,实验结果与基于激光器速率方程构建的理论模型的模拟结果相符。并且,实验中观察到通过这种方法可以产生满足美国联邦通信委员会规定的频谱模板的频谱。最后,’基于光反馈半导体激光器产生的混沌UWB信号,搭建了混沌UWB光载无线通信链路,实现了360,720Mbit/s和1.44Gbit/s三种不同传输速率下混沌UWB脉冲信号的生成和传输。在未经任何色散补偿处理的情况下,1.44Gbit/s的混沌UWB信号在经过10km单模光纤(SMF)和0.6m无线链路传输后,在天线接收端被成功解调。由于混沌UWB信号输出的随机性,对应的UWB信号频谱中未出现任何离散的谱线。这意味着利用混沌UWB信号实现的光载无线通信链路,可以完全避免离散谱线对系统传输性能的劣化。
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