最新ROF技术研究报告.docx

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateROF技术研究报告ROF技术研究报告RoF技术的研究与应用一、 RoF技术的发展趋势随着移动通信技术的迅速发展，4G通信时代已经到来，人们对以视频需求为代表的宽带多媒体的需求日益增加。这些新型宽带网络业务需求的增长就对无线通信技术提出了更高的要求。因此，一种结合了无线技术和光纤技术各自优势的新型技术光载无线通信（RoF，Radio over Fiber）应运而生，现已

2、成为研究热点。一般的RoF系统包括有中心站-CS，基站-BS，光传输链路，用户端四个部分。其中，光纤作为基站和中心站之间的传输链路，光线中用光载波传输射频信号1。通过光纤来进行传输，中心站就可以集中处理与其互联的各种无线系统，这样基站就只需要进行光电转换和信号放大。这样，建设费用就主要集中在一个中心站上，基站的功耗和建设成本都得到降低。而且由于RoF系统中铺设有光纤网络，这样一些有线业务也能通过RoF系统进行传输，这样又可以提高传输效率。 RoF系统框架图RoF系统由于使用光纤来进行射频信号的传输，具有许多优势：1） 低损耗。相比于自由空间传输和传统的金属电缆传输，。2） 大带宽。用光纤传输信

3、号的一大优势就是能够提供巨大的带宽资源。我们常用的单模光纤在850nm、1310nm、1550nm这三个窗口处可提供的带宽总和加起来多达50THZ。同时，巨大的带宽优势也会带来更高的信号传输速率。3） 抗电磁干扰。信号在光线中传输就天然的具有了抗电磁干扰特性，这样对传输射频信号就提供了可靠地保证。4） 安装维护简易，低能耗。由于RoF的核心复杂器件主要在中心站，基站和用户端比较简化，这种构造形式决定了安装维护的就主要在中心在进行，简化了操作。同时，由于用户终端使用无线接收，构造相对简化，因此功耗也自然比较低。5）方便多业务的融合由于RoF系统中既有无线传输又有有线传输，因此根据实际需求进行业务

4、拓展就显的十分方便，可以通过一些复用技术来实现一次传输承载多种业务2。由于这些优势，RoF技术在未来有线电视、移动通信、无线宽带通信领域有着十分广阔的应用前景。因此，RoF作为一种优良的无线接入技术，在当今网络融合的大趋势下，无论是在技术上还是社会应用前景上看，RoF技术必然在未来网络融合中发挥重要的作用！二、 国内外发展现状RoF技术产生于上个世纪八九十年代，当时主要靠金属电缆来传输射频信号，但是传输质量会受到传输损耗和宽带问题的严重制约。但是RoF技术可以在中心站将射频信号调制到光载波上，随后利用光纤进行传输，到达基站后再把射频信号解调出来，然后通过天线发射给用户终端。这样就充分发挥了无线

5、通信和光纤通信的优势，充分利用频谱资源。国外在RoF技术的研究和应用上明显领先于国内。美国在上世纪80年代就建立了RoF军事系统。上世纪90年代，国外的Cooper等人首先提出将RoF技术应用于无线通信系统9。截止到2012年中段，美国电话电报公司-AT&T公司已经建立了多达三千个RoF系统。在澳大利亚，2000年悉尼奥运会运用RoF技术保证了大量移动电话同时连接的问题。日本也在广泛应用RoF系统，其被用于个人数字通信系统、智能交通系统中8。相比于国外，国内还鲜有RoF技术的大规模应用。但是随着4G移动通信在最近的迅猛发展，运营商都在寻找一种既有光纤接入的优点又具备无线接入方便的技术3。特别是

6、在国内，无论是技术、政策或市场需求上看，网络融合是今后电信业的必然趋势，因此，RoF技术随即被提上日程，很多机构都开始进行研究。三、 RoF系统的关键技术作为一种新型技术，在研究方面，由于光纤色散导致的延时以及激光器产生射频信号的单一性较差等问题，RoF系统还没有达到成熟，在应用上也未达到大规模商用的阶段。还有许多关键技术需要研究和优化。主要有以下的几点：1） 产生毫米信号波的方法。RoF系统的热点核心技术就用光纤来承载毫米信号波或者频率很大的射频信号。上述两个要求是RoF系统所直接面临的问题。现有的主流技术有直接调制法、光外差法、外部调制法等等。2） 实现双工通信。RoF技术是用到接入网中的

7、，因此必须解决数据的上下传输问题。也就是说双工通信技术是通过载波重用和再调制实现双向传输的关键技术。3） PON-RoF技术。RoF技术作为一种无线融合的组网技术，与其它传输技术的融合是容易和必要的。其中RoF与无源光网络技术融合的PON-RoF技术可以在充分利用现有的光纤链路的前提下简单经济地实现有线、无线接入，可以满足很多通信要求，现已成为关键技术。4） 信号调制技术-OFDM。为了提高传输的可靠性和效率，RoF系统中的调制技术也是关键技术之一。比如作为先进调制技术的OFDM技术能有效减轻光纤的色散同时大大提升传输效率，因此也是RoF系统的关键技术！四、 RoF关键技术研究针对上文中列举的

8、几种RoF系统的关键技术，针对其研究发展现状，有以下的研究内容。1） 对于产生毫米信号波的方法中，直接调制法通常只适用于低频系统，而光外差法需要价值高昂的硬件设备，而且系统十分复杂，这些缺点限制了上述两种调制方式的实际应用。而相比于上述两种调制技术，外部调制技术是利用外部光学调制器来产生毫米波信号，该技术能获得较大的消光比和大带宽，而且传输性能和波长无直接关系，因此广泛应用于高速的光纤通信系统。因此外部调制方式的进一步研究意义重大。我们可以利用光学仿真软件搭建含有电吸收器件和基于马赫曾德结构的MZ电光调制器，然后搭建基于单边带调制（SSB）、双边带调制(DSB)、光载波抑制调制（OCS），然后

9、观察不同的调制方法的频谱结构，随后由频谱分析对分析各种调制方式的优缺点，并进行优化4。2） 对于全双工RoF链路实现的研究，我们在研究的时候可以基于光学仿真软件OptiSystem，通过分析全双工RoF链路中信号的频谱结构，从基站由下行链路中提取上行载波，实现上行信息的调制与传输，从而完成对全双工RoF链路的研究。3） PON对于高速传输的兼容性和对调制码型的透明性是其优点之一，因为无源光网络对光信号的宽带和速率限制较小，因此对于无源光网络的研究的技术突破，可以网络升级至更高的速率，同时能降低系统的维护升级成本6。在研究时，我们可以基于OptiSystem仿真平台搭建一种有线无源光网络-RoF

10、无线混合接入的全双工链路，然后分析链路的频谱结构、星座图、眼图等，由定性和定量的角度来分析该链路信号的传输性能。4） 之所以要研究RoF系统中的OFDM技术，主要原因是将OFDM引入到RoF系统中能提高系统的传输效率和频带利用率，而且能有效抵抗光纤色散，同时OFDM系统的灵活性和可靠性比较高7。在进行研究时，我们可以重点关注OFDM-RoF系统的设计方法，比如在上行方向可以研究新型OFDM结构，在下行方向研究直接法和相干法两种结构来生成毫米信号波等。五、 两种ROF系统设计方案1)OFDM-RoF系统设计方案。近些年来，随着OFDM逐渐被应用到光通信领域中，逐渐形成了两种常见的光OFDM结构，

11、即DDO（direct-detection optical）-OFDM结构，即直接光检测结构，和CO(coherent optical )-OFDM结构，即相干光OFDM5。其中，DDO-OFDM结构简易，成本较低，但是不适合于进行高速调制。而CO-OFDM结构相对发杂一些，但是由于具有相干通信的固有优势，并且接收机的灵敏度较高，因此适合于高速通信。基于上述的论述，我们可以设计一种基于OFDM的双向ROF系统，在下行方向使用光外差法来产生OFDM毫米波信号，而下行系统中可以分别采用DDO-OFDM和CO-OFDM结构进行比较择优，当然，对于OFDM模块也要采用必要的信号处理过程，如基于导频的信

12、道估计、添加循环前缀来抑制符号间干扰、符号同步。2)PON-RoF系统设计方案。我们知道，无源光网络PON在解决“最后一公里”的接入方式时具有巨大的潜能，因此RoF与PON的融合技术是研究热点。现有的主流技术方案分为两大类，一种是利用WDM技术，将有线信号和无线信号分别加载在不同的波长上；另一种是就将有线、无线信号都加载在单一载波上，然后通过载波复用实现信号融合进而共同传输。这里我们可以针对第二类方法，提出一种基于正交偏振的载波复用技术，通过偏振复用来实现同一频率但是偏振正交的两只路的不同调制信号，增加频谱利用率。即基于正交偏振实现PON有线-RoF无线信号融合光信号，进而完成用户终端有线/无

13、线的混合机接入。 参考文献1 徐玮，系统中光载毫米波信号产生方法的研究北京邮电大学硕士学位论文，2013.2 李雪松，傅珂接入网技术与设计应用北京：北京邮电大学出版社，2009.3 邓毅，有线通信接入网的发展研究北京邮电大学,2009.4 裴军，余重秀，马健新，等系统中毫米波产生法的研究有线电视技术，14（9）：45-48.5 詹娱，RoF全双工系统的研究，北京邮电大学硕士学位论文，2013.6 伍浩成，罗青松技术新近发展及应用，光通信技术，2010.7 张亮，RoF与WDM-PON融合系统的关键技术研究，学位论文，上海交通大学，2010.8 ROF Technologies Applied

14、for Cellular and Wireless Systems，Nakajima, N.;The University of Electro-Communications, Chofugaoka 1-5-1, Chofu-shi, Tokyo, 182-8585 Japan9 Performance improvement of OFDM-ROFsystem with clipping and filtering technique, Jianping Wang;Xianwei Zhou;Yongxia Xu;Wen WangConsumer Electronics, IEEE Transactions onVolume: 54 ,Issue: 2 ,2008.-