OPTOELEKTRONSKI OSCILATOR V RADIJSKEM DOSTOPOVNEM OMREŽJUILGAZ, MEHMET ALP (Avtor) Batagelj, Boštjan (Mentor) optoelektronski oscilatorfazni šumvečrodovno delovanjebarvna disperzijapasivno optično omrežjeradijsko dostopno omrežjemikrovalovimilimetrski valoviV doktorski disertaciji je predstavljena izvedba vključitve optoelektronskega oscilatorja (angl. opto-electronic oscillator – OEO) v radijsko dostopno omrežje (angl. radio access network – RAN). OEO je odlična rešitev za proizvajanje signala z nizkim faznim šumom v mikrovalovnem in milimetrskem valovnem področju. Za poenostavitev trenutne zgradbe baznih postaj v radijskem dostopovnem omrežju je predlagana izvedba enozančnega OEO. Poenostavitev je zagotovljena s tem, da ni potrebe po lokalnih oscilatorjih (angl. local oscillator – LO) v baznih postajah zahvaljujoč razdelitvi oscilatorjevega signala, ki ga oddaja centralni OEO. To je doseženo z uporabo enozančnega OEO v centralni postaji radijskega dostopovnega omrežja in distribucijo signala iz optoelektronskega oscilatorja na bazne postaje preko optičnega razdelilnega omrežja imenovanega pasivno optično omrežje (angl. passive optical network – PON). Kot prvi korak tega dela je pojasnjena preliminarna ideja za vključitev enozančnega OEO v radijsko dostopovno omrežje. Pojasnjena je splošna ideja in način razdeljevanja signala optoelektronskega oscilatorja od centralne postaje do več baznih postaj. Poleg tega se preučujejo možni izzivi predlagane ideje. Izvede se pregled literature in ponudijo se možne rešitve za premagovanje potencialnih izzivov pri vključevanju. Eden glavnih izzivov je izguba moči zaradi barvne disperzije pri razdelitvi visokofrekvenčnega signala. Izguba moči lahko resno poslabša razdelitev signala optoelektronskega oscilatorja na nekatere bazne postaje preko pasivnega optičnega omrežja, ker je v mikrovalovnem in milimetrskem valovnem področju barvna disperzija na valovni dolžini 1550 nm zelo prevladujoča. Barvna disperzija povzroči fazni premik in izgubo moči na razdeljujočem optičnem signalu. Kot rešitev je v tej disertaciji predlagana uvedba nastavljivega modula za kompenzacijo disperzije (angl. tunable-dispersion compensation module – TDCM) za vsako bazno postajo, ki kompenzira barvno disperzijo. Optoelektronski oscilator v kombinaciji z nastavljivimi moduli za kompenzacijo barvne disperzije preprečuje izgubo moči. S to sistemsko konfiguracijo je dosežena razdelitev signala pri valovni dolžini 1550 nm za frekvence od 10 MHz do 45 GHz. Večrodovno delovanje je dodaten izziv pri uvedbi enozančnega optoelektronskega oscilatorja v radijsko dostopovno omrežje. Večrodovno delovanje optoelektronskega oscilatorja je posledica neidealnega filtriranja električnega pasovno propustnega sita (angl. bandpass filter - BPF). Nezaželeni dodatni rodovi optoelektronskega oscilatorja so filtrirani, vendar niso v celoti odstranjeni zaradi neustrezne pasovne širine električnega sita. Zaradi fizikalnih omejitev, izdelava električnega pasovno propustnega sita z zelo ozko pasovno širino, ni preprosta inženirska naloga. Uvedena je kaskadna povezava dveh neidealnih električnih sit. Eno od njih ima premaknjeno glavno frekvenco v levo, medtem ko ima drugo glavno frekvenco premaknjeno v desno od želene centralne frekvence. Ti kaskadni električni siti sta vključeni v enozančni optoelektronski oscilator. S to idejo se razmerje oslabitve stranskega rodu (angl. side-mode suppression ratio – SMSR) izboljša za 8,3 dB. Ta pristop je koristen za povečanje učinkovitosti uvedbe enozančnega optoelektronskega oscilatorja v radijsko dostopovno omrežje. Ta disertacija predstavlja tudi nov učinkovit pristop za merjenje prostega spektralnega področja (angl. free spectral range – FSR) in SMSR pri enozančnem OEO za različne dolžine optičnih vlaken. Inovativna izvedba obsega kombiniranje avtomatskega izbirnika poti iz optičnih vlaken z enozančnim optoelektronskim oscilatorjem. S tem merilnim pristopom je mogoče določiti optimalno dolžino optičnih vlaken enozančnega OEO glede na SMSR in FSR električnega pasovno propustnega sita. Ta merilni pristop je uporaben za preizkušanje, karakterizacijo ali preiskovanje različnih vrst električnih pasovno propustnih sit, da bi zagotovili najboljše delovanje v konfiguracijah eneozančnega OEO. V naslednjem poglavju disertacije se meri poslabšanje faznega šuma za signal iz optoelektronskega oscilatorja, kjer se mikrovalovni signal razdeli v bazne postaje preko optičnega razdelilnega omrežja imenovanega pasivno optično omrežje. Signal iz enozančnega OEO, ki deluje pri 10,5 GHz, se preko pasivnega optičnega omrežja razdeli baznim postajam. Z analizatorjem signalnega izvora (angl. signal source analyser – SSA) je izvedena meritev faznega šuma na izhodu enozančnega OEO in pri bazni postaji. Z avtomatskim izbirnikom poti optičnih vlaken se položaj bazne postaje spreminja od 5 km na 35 km s korakom po 5 km. Fazni šum se za optične razdalje do 20 km poslabša za manj kot 2 dB. Takšno poslabšanje faznega šuma je praktično zanemarljivo, kar podpira glavno hipotezo disertacije, da je v radijskem dotopovnem omrežju naslednje generacije mogoče uvesti centraliziran optoelektronski oscilator.20202021-11-03 09:08:20Doktorsko delo/naloga132776VisID: 43162COBISS_ID: 30745347sl