载波聚合(Carrier Aggregation,CA)是一种有效增加传输带宽技术,在工程应用中主要采取双载波聚合方式。而传统无线通信传输技术由于传输距离有限、抗干扰能力差的缺点而逐渐被光载无线通信(Radio-over-Fiber,RoF)技术代替。RoF技术是一种可以解决大容量信息传输和实现多用户移动通信的技术,它可以满足多载波信号的传输。RoF技术因为其具有灵活传输信息、强抗干扰能力的优点被认为当今无线接入的朝阳技术,而在双载波聚合RoF系统中,双载波聚合信号具有很高的峰均比,在经过RoF系统时会产生强记忆效应和强非线性,引起输出信号的非线性失真。因此,研究双载波聚合RoF系统的非线性模型对于现代通信的发展具有重要意义。本文研究基于双载波聚合信号经过RoF系统传输后表现出有强记忆效应和强动态非线性的失真现象,论文完成的工作可以分为三个部分:第一部分搭建RoF前传系统实验平台,对实验平台的主要组成设备信号发生仪、频谱分析仪、光模块和功率放大器的特性进行介绍,然后对于实验过程中的仪器同步和数据采集进行分析,紧接着对于系统单模光纤、光模块和功率放大器产生非线性的原因进行了分析研究,并对实验过程中产生的非线性失真现象进行分析,最后阐述了样本数据的延迟估计和延迟调整。第二部分使用记忆多项式(MP)模型、广义记忆多项式(GMP)模型和分数阶记忆多项式(FMP)模型对双载波聚合RoF系统进行模型描述,并对建模的系统复杂度和建模精度进行分析比较。第三部分在验证MP模型、GMP模型和FMP模型对RoF系统的描述能力上,对双载波聚合RoF前传系统的非线性失真进行传统记忆多项式、广义记忆多项式和分数阶记忆多项式的数字预失真仿真验证,并分析三种预失真器模型对双载波聚合RoF前传系统非线性特性的抑制能力,最后基于三种模型提出一种融合分数阶记忆多项式和广义记忆多项式的模型,并验证新模型的模型描述能力和线性化能力。结果表明,使用GMP模型对双载波聚合RoF前传系统的描述能力最好,但是相对MP模型和FMP模型系统复杂度提高了2.5倍,在对系统数字预失真的方法真仿真验证中,GMP模型的线性化能力最好,但是实际考虑到系统复杂度对硬件的处理,FMP模型的线性化效果比GMP模型的效果稍差,但是其系数个数降低71%,而提出的融合FMP和GMP的模型多项式系数相对于GMP模型47%,对于三阶交调的抑制效果提高10%到19%,建模能力和线性化效果有一定的改善。