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2．2 RoF關(guān)鍵技術(shù)

2．2．1寬帶無線通信面臨的挑戰(zhàn)

在過去的十多年里，無線通信技術(shù)以****的速度增長著。在1991年，世界上擁有移動(dòng)電話的人數(shù)小于1％，然而到了2001年末，約有1／6的人擁有手 機(jī)l捌。2002年，全世界的手機(jī)用戶數(shù)已經(jīng)超過了固定電話的用戶數(shù)。與此同時(shí)，手機(jī)的用戶數(shù)仍在不斷增長?？梢酝茢?，到了2010年，全世界的手機(jī)用戶數(shù)將 超過17億I矧。現(xiàn)在的窄帶無線接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3．2所示。中心站(Central Station，CS) 主要實(shí)現(xiàn)管理呼叫處理以及交換等功能，基站(Base Station，BS)作為與無線終端單元或移動(dòng)單元的接口，通過模擬的無線鏈路或者數(shù)字光纖鏈路與中心站相連。

2．2．2 RoF技術(shù)的概念
圖3-3固網(wǎng)設(shè)備與無線設(shè)備的差異
RoF是英文Radio over Fiber或Radio on Fiber的縮寫，通常稱為“光纖無線 電990 RoF技術(shù)就是指利用光纖作為傳輸媒質(zhì)來傳送寬帶無線信號(hào)的一種傳輸技 術(shù)。它*早由Cooper在1990年提出，而后得到了廣泛的關(guān)注與研究㈣。 RoF技術(shù)正是為了解決近年來寬帶無線通信系統(tǒng)存在的問題而產(chǎn)生的，它是 一種實(shí)現(xiàn)寬帶無線信號(hào)高質(zhì)量傳輸?shù)募夹g(shù)【4l。RoF技術(shù)是結(jié)合光纖通信與無線通 信兩個(gè)領(lǐng)域的綜合技術(shù)，是微波光子學(xué)的一個(gè)重要的研究方向。 它既不同于傳統(tǒng)數(shù)字光纖通信系統(tǒng)，也有別于模擬光纖通信系統(tǒng)。RoF技術(shù) 在寬帶無線接入、無線信號(hào)有線中繼等方面的應(yīng)用中已初露端倪，并將在未來無 線移動(dòng)通信領(lǐng)域中占據(jù)一席之地17i。

2．2．3 RoF系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
RoF系統(tǒng)主要由中心站、基站以及用戶端等幾部分構(gòu)成。中心站與基站之間 通過光纜連接，而基站與用戶端之『自J仍然是無線鏈路。如圖3_4所示。

與無線通信系統(tǒng)和光纖通信系統(tǒng)相比，RoF系統(tǒng)具有其自身特點(diǎn)?？梢詫⑵淇醋魇堑湫偷墓饫w傳輸系統(tǒng)的一個(gè)特例。在傳統(tǒng)光纖鏈路中所具有的特性，如色 散、損耗、噪聲、非線性等因素，都會(huì)對(duì)系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘?hào)造成影響；同時(shí)，RoF系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘?hào)是無線信號(hào)，因此它又具備無線信號(hào)的各種特征。這就使得它既不同于無線信號(hào)在自由空間的傳播特性，也有別于通常的數(shù)字信號(hào)在光纖 鏈路中的傳輸特性，而要從兩個(gè)領(lǐng)域的綜合研究。

 首先，RoF系統(tǒng)損耗低，傳輸距離很長。高頻信號(hào)在自由空間中傳播時(shí)，反射和吸收引起的損耗很大，而在固態(tài)介質(zhì)傳輸時(shí)，阻抗也隨著頻率的升高而增大， 損耗也隨之加大。而對(duì)于商用的單模光纖而言，在1310hm和1550nto窗口的損耗只有零點(diǎn)幾dB／kmI川，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于自由空間和同軸電纜的損耗。因此，可以傳輸很遠(yuǎn)的距離。

 其次，RoF系統(tǒng)能夠提供很高的帶寬。對(duì)于一根單模光纖而言，三個(gè)低損耗窗口所提供高達(dá)50THz的帶寬。目前商用的系統(tǒng)僅僅利用了其中的很小一部分。高的光帶寬還可以實(shí)現(xiàn)一些在電系統(tǒng)中很難實(shí)現(xiàn)的高速信號(hào)處理。

 再次，遠(yuǎn)端單元簡單。在RoF系統(tǒng)中，簡化了遠(yuǎn)端單元的結(jié)構(gòu)。使得設(shè)備 安裝和維護(hù)變得更加簡單方便。對(duì)于高的工作頻率而言，需要大量的基站來滿足大范圍的覆蓋，簡單的安裝和維護(hù)對(duì)于這種基站很具吸引力。

 而且，RoF系統(tǒng)抗電磁干擾性好，功耗低。對(duì)于光纖通信系統(tǒng)而言，良好的 抗電磁干擾性，對(duì)于無線通信而言十分具有吸引力。RoF系統(tǒng)繼承了光纖通信系 統(tǒng)的這一優(yōu)點(diǎn)，可以提供更高的**性。由于遠(yuǎn)端單元的結(jié)構(gòu)簡單，功耗也隨之 降低。 RoF系統(tǒng)還能夠支持多操作、多服務(wù)的通信業(yè)務(wù)，具備實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)資源配置的優(yōu)點(diǎn)。

2．2．4．2 RoF系統(tǒng)的主要應(yīng)用

上個(gè)世紀(jì)80年代，RoF首先被美國用于**方面【211。自RoF的概念提出之F1起，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，它已經(jīng)成為一種重要的通信技術(shù)。隨著微波光子學(xué)的深入研究，及RoF技術(shù)自身的優(yōu)勢(shì)，其必將得到更廣泛的應(yīng)用。 現(xiàn)階段，RoF技術(shù)主要應(yīng)用于固定無線接A,(Fixed Wireless Aece燧，VWA)系 統(tǒng)中，為PSTN(Public Switched Telephone Network)網(wǎng)絡(luò)提供*后一公里無線方式 接入，它能夠有效的減小遠(yuǎn)端單元的體積，只需要很少的供電就可以維持正常工 作，具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，易于維護(hù)，本地交換中心高效地按需分配無線資源等優(yōu)點(diǎn)[71。在**代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，RoF技術(shù)主要應(yīng)用于室內(nèi)分布覆蓋 方面。對(duì)于大廈、機(jī)場等場合，利用戶外的宏蜂窩小區(qū)來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋顯然不合 理。因此，可以采用一個(gè)專用的微蜂窩基站放置在室內(nèi)合適的位置，利用分布式天線技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些場所內(nèi)部的覆蓋。在第三代移動(dòng)通信中的射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)也是 在RoF技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它將大容量的宏蜂窩基站集中放置在中心機(jī)房中，基帶部分集中處理，射頻部分通過光纖拉遠(yuǎn)，分置在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃所確定的站 點(diǎn)上。這種方案中的遠(yuǎn)端稱RRU(Remote Radio Unit)。這種覆蓋模式主要有以 下特點(diǎn)：由于基帶部分集中放置，從而解決了常規(guī)方案所需要的大量機(jī)房；通過采用大容量宏基站支持大量的光纖拉遠(yuǎn)，實(shí)現(xiàn)了容量與覆蓋之間的轉(zhuǎn)化；通過基帶部分在大容量宏基站集中處理，多個(gè)RRU可以共享基帶資源，因此建設(shè)支持 相同話務(wù)量的網(wǎng)絡(luò)，可以節(jié)省基帶投資。該技術(shù)支持平滑擴(kuò)容，即當(dāng)用戶產(chǎn)生新的容量需求時(shí)，分布式覆蓋技術(shù)通過“擴(kuò)容不加站’’實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的平滑調(diào)整。 RRU與主基站之間采用光纖連接，與常規(guī)解決方案中天線與機(jī)房之間饋纜連接相比可以免除饋纜帶來的損耗【捌。Rof技術(shù)還可應(yīng)用在專用小范圍通信 (Dedicated Short Range Communication)系統(tǒng)，典型案例有智能交通系統(tǒng)(Intelligent Traffic System．rrs)，它能夠?yàn)榈缆费鼐€提供有效的無線覆蓋，提供靈活的業(yè)務(wù) 頻率、調(diào)制方式等f7J。