ROF系统功率设计及增益分配研究【文献综述】.doc

毕业设计文献综述 电子信息科学与技术 ROF系统功率设计及增益分配研究 摘要：无线化和宽带化是当今通信业乃至整个信息业的热点。无线通信使得在任何时候、任何地方与任何人之间的通信成为可能。而宽带通信可以将数据、话音、视频和多媒体等各种业务信息很快地传送到企业和家庭个人用户，丰富了人们的工作以及生活。所以，这两者的结合无疑是未来通信的发展方向。基于此， ROF(Radio-over-Fiber)技术利用光纤和高频无线电波各自的优点，能实现大容量、低成本的射频信号有线传输和超宽带无线接入，具有低损耗、高带宽、不受无线频率的干扰、便于安装和维护、功率消耗小以及操作更具灵活等优点。 关键词：Radio-over-Fiber，光纤，射频，毫米波 引言 随着人类社会信息化的进程，人们对多媒体宽带业务的需求日益增强，而目前拥塞的微波频谱面对这些精彩纷呈的业务却显得力不从心，因此毫米波频段的应用是无线通信迈向更大容量和更高速率的有效途径。60GHz毫米波系统具有频段宽、设备尺寸小和受大气衰减影响显著的特点；而光纤拥有丰富的频带资源和抗电磁干扰的能力，将毫米波和光纤传输技术相融合，可以有效解决毫米波传输距离短和控制系统成本等问题，具有广阔的应用前景。 材料来源及本课题的研究价值 ROF技术是将射频信号调制到光信号上，通过光纤链路来传送无线信号的一种技术。RoF技术由于其灵活性、高带宽和高性价比，被认为是未来光纤无线接入技术的必然选择，特别是在建筑物内或者公司等应用场所。由于中心站与基站之间通过光纤传输，损耗很低，加上光纤通信的巨大容量。RoF技术是未来解决“最后一公里问题”最有前景的方案之一。 RoF技术使用未经使用的30-60GHz毫米波段以避免频率拥塞。其基本结构由基站和中心站组成，如图1.1所示。由于基站数量巨大，因此基站功能必须最简化，以便获得价格上的优势。基于很多基站共用一个中心站的特点，微波毫米波通常集中在中心站产生。为了减少基站的费用，一般都采用由中心站向远端基站光纤馈送毫米波的方法，即在中心站产生需要发送的毫米波，通过光纤馈送至远端天线进行发送。基站只需进行最简单的光电转换，然后直接向空气中发送微波毫米波信号。而在上行链路上，基站只需将接收到的微波毫米波信号调制到光载波上，通过光纤传回中心站进行处理即可。由于电域器件昂贵，而且由于微波毫米波无法在铜缆上传输较远距离，使用全光的方法产生和传播微波毫米波信号非常具有前景。通过使用副载波调制技术将射频频率调制到光载波上远端馈送到基站上，可以充分利用光纤容量巨大、损耗小的优势。通过把主要功能集中到中心站，大量基站共享同一个中心站的方式来减低费用。RoF链路的关键技术一般包括RoF系统构架、微波/毫米波的产生、调制与解调、微波信号的光子学处理、链路性能改善、超宽带技术(UWB)等等。RoF的系统构架包括单工链路(独立下行链路)、双工链路、有线无线结合的链路以及与未来波分复用无源光网络的结合的链路等等。图1.2显示了最基本的双工RoF链路。在下行链路中，中心站负责将电信号调制到光载波上，通过光纤将调制好的光信号传输到基站上，而基站只需进行简单的光电转换，然后通过毫米波段的天线发射到空气中去。而在上行链路中，基站负责将天线接收到的射频信号调制到光载波上，通过光纤将该信号传输到中心站进行处理。因此基站只需要实现简单的光电和电光转换功能即可，结构简单，费用低廉，维护方便。而中心站集中实现对信号的编码、调制和上变频等各种处理。一个中心站可以由很多个基站共享，这将大大减少费用，也便于系统的更新和维护。 图1.2 RoF 基本链路 有关ROF系统中的关键技术分析 ROF技术需要解决的关键问题是如何用光波传送无线信号，并且在基站产生受基带信号调制的微波/毫米波载波，同时要克服光纤色散对无线信号的影响[8]。另一方面，ROF技术方案必须综合考虑经济因素，因为系统成本尤其是基站设备和维护成本决定了ROF技术是否有实用价值。 ROF系统中的关键技术分析 用光学的方法生成毫米波，具有便捷、易调节和便于与光纤传输系统集成的优点，是国际上ROF技术研究中一个非常有吸引力的方向。目前从事该课题研究的主要有日本、韩国及欧美的一些国家，其研究重点主要集中在基站和中心站间的毫米波产生和传输技术[9]。目前，在毫米波ROF技术研究方面国外提出的比较有价值的方案大致有四种:直接调制技术、上下变频技术、光自外差技术、电吸收收发器技术。 直接调制技术 直接调制技术的原理就是用毫米波副载波直接调制光波。一般光波的调制方法主要分直接调制和外调制。直接调制虽然简单，但不能保持激光器频谱稳定，而且无法工作在10GHz以上，所以不适合用于毫米波调制。外调制采用独立的光源和调制器，发光器件和光调制器都能够工作在最佳状态，同时外调制器可以工作在更高