第一章绪论
1.1光载无线电概述
无线通信系统
无线通信技术随着用户需求的增高实现了飞速的发展，具体体现在无线通信在网络技术、移动通信以及家庭娱乐多媒体中的应用。事实上，如图1-1所示移动电话的用数量在2002年就超过了固定电话的用户数量，而且从图1-1中还可以看到世界范围内使用移动电话的用户数量在2010年已经超过了17亿，除了移动电话通信，无线局域网( Wireless Local Area Networks)从1997年之后也经历了显著的增长。依靠于有线接入调制解调器与无线局域网接入点的结合，无线局域网的使用已经遍及千家万户，因此无线网络的用户数在2005年之后就大大超过了有线网络接入的用户数量.
移动通信发展到现在有三种移动通信标准，约每10年会有一次变革。第一代(1G)移动通信服务于80年代，采用的是频分多址(Frequency Division Multiple Access FDMA)技术，是一种模拟性的通信技术。在90年代，以全球移动通讯系统(Global System for Mobile Communications } GSM)和码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)为代表的第二代(2G)数字化移动通信登上舞台，相比于第一代移动通信技术，2G通信具有语音通话质量好等显著特点。第三代(C3G)移动通信的概念是近些年提出的一个概念，已实现大规模的商用，包括WCDMA, TD-SCDMA，和CDMA 2000技术。无线局域网几乎在同一时期发展起来，无线局域网最初的构想是为了提供有线网络服务的延伸，并实现兆比特每秒的数据传输速率。IEEE 802.11协议在1997年授权使用，设计其总数据传输速率达到2Mbps，拥有同样802.11版本协议的设备之间可直接信。随后为满足用户对传输速率越来越高的需求，协议进行了一系列的改进，如表1-1所示。
但是，无线通信应用在覆盖范围和通信容量这两者之间总是顾此失彼，图1-2展示了一些通信标准之间的关系，横轴为通信速率，纵轴为可移动性也就是覆盖范围[fZl。从图中可以看出，无论是哪种方式的技术都有一个共同的缺点，那就是当这些微波信号在图中可以看出，无论是哪种方式的技术都有一个共同的缺点，那就是当这些微波信号在空气中传播时，由于其先天性的高衰减导致信号覆盖范围都不大，而这个缺点也就限制了长距离高速无线数据传输的实现。国际电信联盟( ITU)在2008年就开始征集第四代移动通信的技术要求，这也就意味着新一代的宽带无线移动通信技术的竞争又开始了，如果这种高速度数据系统能被广泛应用，这又将给人类的工作、生活带来极大的便利。
1.1.2光载无线电的概念
光载无线电技术简单的说就是将无线电信号调制到光波上，并利用光纤进行光信号的传输，最后再将信号解调出来。从图1-3我们可以看出整个信号传输的大致过程:将信号调制到光波上，由光纤实现光信号的传输，到达多个基站时，通过光电转换将光载毫米波信号转化为电信号，然后通过天线发射信号，实现信号由中心站到移动通信客户端的传输。这项技术的优点是基站并不需要独立的昂贵的微波器件，基站只需要光电或电光转换装置和天线，有些基站可能会需要放大器来补偿信号在传输中的损耗，整个光载无线电的工作基本都由中心站完成，包括信号的产生、分布、调制、复用等。
摘要 3-5
ABSTRACT 5-7
目录 8-10
第一章 绪论 10-22
1.1 光载无线电概述 10-13
1.1.1 无线通信系统 10-12
1.1.2 光载........... 12-13
1.2 超宽带信号及超宽带光载无线电 13-19
1.2.1 超宽........... 13-15
1.2.2 电学混沌........... 15-18
1.2.3 超宽带光载无线电 18-19
1.3 半导体激光器动力学特性及应用 19-20
1.4 本文研究内容及文章结构 20-22
第二章 利用光反馈半导体激光器........... 22-32
2.1 引言 22-24
2.2 利用光反馈半导体激光器生........... 24-29
2.2.1 理论模型 24-25
2.2.2 模拟结果 25-29
2.3 实验生成频谱可控的混沌UWB信号 29-31
2.3.1 实验装置 29
2.3.2 实验结果 29-31
2.4 本章小结 31-32
第三章 混沌超宽带光载无........... 32-40
3.1 引言 32-33
3.2 混沌UWB光载........... 33-39
3.2.1 实验装置 33-34
3.2.2 实验结果 34-39
3.3 本章小结 39-40
第四章 总结与展望 40-44
4.1 总结 40-41
4.2 展望 41-44
参考文献 44-50
致谢 50-52
攻读硕士期间发表的论文 52
结论
UWB技术由于其特有的一些优势，如低功耗、价格便宜、搞数据传输速率、定位能力强等，已经受到电子与通信领域的研究者们广泛关注并且已经运用到一些实际应用中。但是UWB技术有也有其劣势，比如某些超宽带应用受到传统数模、模数转换器等电子设备的限制，而且UWB信号因为受到FCC频谱模板的限制，发射功率低导致覆盖范围很小，一般只有数米到数十米，这也限制了UWB技术大范围的使用。为此，研究者提出UWB光载无线电的概念以求解决UWB信号覆盖范围小的弊端。构思直接在光域生成UWB信号，从而省去数模转换装置，避免电子设备的限制，而且在光域产生的UWB信号可以直接利用光纤传输。如今关于光学方法生成UWB信号的一系列研究工被广泛报道，然而大多数的光生UWB信号的方法都是基于很难控制UWB信号频谱特性的高斯脉冲整形技术。不能灵活地控制频谱是UWB技术的应用及集成的障碍，比如UWB光载无线电技术。因此我们很希望找到一个非常方便的控制频谱的方法，于是我们研究的重点也就是在如何在光域产生频谱可控UWB信号，我们分析比较了数种光学方法产生UWB信号的方法:1.光子学脉冲整形技术。可是利用高斯型脉冲产生UWB信号的方法也有一些弊端:首先产生高斯型脉冲的装置中必须使用高速脉冲信号发生器，这也就意味着装置花费高而且在未来的应用着很难进行集成;其次是高斯型脉冲很难控制，因此很有可能造成UWB和WLAN系统间的干扰。2.通过频率上转换产生毫米波UWB信号。然而在此类装置中，信号的频率上转换是利用马赫曾德尔调制器的光载波抑制效应实现的，这也就意味这在这些装置中需要一个高频本地振荡器;而且由于马赫曾德尔调制器的带宽限制高频信号的质量会降低。3.利用频域到时域的映射产生高频UWB信号。然而基于这个原理的UWB光载无线电系统却不能实现大范围内频率的调节，另外生成的光脉冲信号因为包含丰富的光谱内容所以在光纤中传输时必然会引通道间的相互干扰。