第四代通信關(guān)鍵技術(shù)

光纖無線通信技術(shù)研究

－－第四代通信關(guān)鍵技術(shù)報告人：黃旭光華南師范大學(xué)信息光電子科技學(xué)院國家光學(xué)重點學(xué)科主要內(nèi)容RoF應(yīng)用前景1RoF關(guān)鍵技術(shù)簡介23RoF方案及應(yīng)用4現(xiàn)今無線通信概述總結(jié)53000GHz以下頻譜稱為無線電波，國際電聯(lián)劃分了9kHz—400GHz使用范圍。電磁譜圖毫米波頻率范圍：30~300GHz優(yōu)點：帶寬寬，波束窄1.

無線通信概述低頻無線電波在大氣傳輸損耗比高頻小得多，相同發(fā)射功率低頻段覆蓋面比高頻段大，移動范圍大。目前無線業(yè)務(wù)大多集中在6GHz以下，頻段非常擁擠。載波頻率低，能提供帶寬小，限制了承載高速業(yè)務(wù)能力。1.

無線通信概述40GHz以上無線電波幾乎未被使用。高頻無線電波問題：I.空氣傳播高損耗（15dB/km；15cm水泥墻36dB）II.高頻電子設(shè)備非常昂貴，成本很高

RF信號的衰減圖40GHz頻段衰耗非常大優(yōu)點：通信安全性強頻率復(fù)用率高1.

無線通信概述但對于短距離(<1km)通信和室內(nèi)通信，10—15dB/km衰減不會對通信性能有較大影響，并對遠距離(>2km)信號干擾有天然的空間隔離度。若把高頻段組成微小蜂窩網(wǎng)，可提高頻譜復(fù)用率。高損耗劣勢變成優(yōu)勢。60GHz頻段的毫米波能提供7GHz無線帶寬，低頻段系統(tǒng)無法比擬。40G－70GHz波段毫米波將成為未來無線通信的首要考慮波段。1.

無線通信概述由于40GHz以上高頻段的大氣損耗大，所以必須解決這個問題，才能讓高頻段信號可以在實際中應(yīng)用。怎樣使傳輸損耗最低？？？光纖ROF系統(tǒng)的提出1.

無線通信概述受電磁干擾少缺點不能移動2.1

兩大通信技術(shù)比較傳輸系統(tǒng)兩大核心技術(shù)傳輸能力有限基站成本高無線通信移動性強環(huán)境影響大光纖無線傳輸系統(tǒng)（RoF）維護方便光纖通信帶寬大傳輸損耗低缺點2.2

ROF技術(shù)光纖（載）無線radio-over-fiber（ROF）通信技術(shù)是應(yīng)高速大容量無線通信需求發(fā)展起來的將光纖/無線通信結(jié)合起來的無線接入技術(shù)。利用光載波傳載射頻信號，光纖起傳輸線作用。ROF提高了無線帶寬，具有低損耗、高帶寬和抗電磁干擾特點。CompanyLogo2.3RoF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.3RoF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)解決方案：簡化基站－－BS的絕大部分信號處理功能

CS集中處理，只保留必要的射頻收發(fā)功能;BS-CS的RF信號通過模擬光纖鏈路來傳輸問題：工作頻率天線覆蓋范圍天線密度系統(tǒng)成本3.1

最基本的DSB-ROF積化和差第一步：毫米波調(diào)制3.1最基本的DSB-ROF時域頻域ωmωcωcωc+ωmωc-ωm毫米波激光載波光學(xué)毫米波3.1最基本的DSB-ROF第二步：數(shù)字調(diào)幅（ASK）數(shù)字基帶信號乘法器光學(xué)毫米波含有信號的光學(xué)毫米波3.1

最基本的DSB-ROF含信號的光學(xué)毫米波基帶信號光學(xué)毫米波ωcωc+ωmωc-ωm×3.2三種外部調(diào)制技術(shù)比較2單邊帶優(yōu)點：抗色散效果好傳輸距離遠缺點：接收端靈敏度低3載波抑制優(yōu)點：LO頻率低、頻譜利用率高缺點：色散引起碼元錯位，產(chǎn)生高誤碼率雙邊帶優(yōu)點：配置簡單，容易實現(xiàn)缺點：色散影響嚴重傳輸距離短13.3

基于四倍頻的新型單邊調(diào)制系統(tǒng)60GHz毫米波，LO調(diào)制頻率只有15GHz鈮酸鋰(LN)調(diào)制器鈮酸鋰(LN)調(diào)制器鈮酸鋰(LN)調(diào)制器四倍頻毫米波理論分析雙臂LNMZI調(diào)制器的輸出場強：（1）對于0.5功分比（2）m=pVLO/Vp

，相位調(diào)制指數(shù)。展開：（3）設(shè)置θ=p

，Vb1=Vb2=0，cos(2nθ)=1,sin(2nθ)=0,cos[(2n-1)θ]=-1,sin[(2n-1)θ]=0,φ1=Vb1/Vp=0，φ2=Vb2/Vp=0.輸出電場化簡：（4）奇階光學(xué)邊帶被抑制。濾除高于2階的邊帶（5）毫米波信號只剩下0階和±2階邊帶。四倍頻毫米波理論分析誤碼率及眼圖下行信號上行信號from：Afull-duplexradio-over-fibersystembasedonfrequencydecupling”,OpticsCommunications眼圖比較傳統(tǒng)雙邊帶調(diào)制新型單邊帶調(diào)制from：Afull-duplexradio-over-fibersystembasedonfrequencydecupling”,OpticsCommunications小結(jié)基站沒有額外的激光器，簡化了基站結(jié)構(gòu)。四倍頻的產(chǎn)生降低了LO頻率，從而降低系統(tǒng)總成本。3.3四倍頻ROF技術(shù)3.4OFDM-ROF系統(tǒng)OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)正交頻分復(fù)用技術(shù)，一種多載波調(diào)制。OFDM中各載波相互正交，每個載波有整數(shù)個載波周期，且每個載波的頻譜零點都和相鄰載波的零點重疊，從而減小載波間干擾。載波間部分重疊，比傳統(tǒng)FDM提高了頻帶利用率，節(jié)約約一半頻帶資源。OFDM系統(tǒng)OFDM原理

設(shè)在一個OFDM系統(tǒng)中有N個子信道，每個子信道用一個子載波

若相鄰子載波的頻率間隔均等于碼元持續(xù)時間T的倒數(shù)OFDM原理OFDM原理為了最大限度消除符號間干擾，可在OFDM符號間插入保護間隔（guardinterval），其長度T一般大于信道的最大時延擴展OFDM-ROF系統(tǒng)由于OFDM將成為下一代移動通信的核心技術(shù)，若用ROF系統(tǒng)來傳輸OFDM信號，將有很大的應(yīng)用前景?；綬OF－OFDM系統(tǒng)10Gb/s的4QAMOFDM-ROF系統(tǒng)誤碼和星座圖CompanyLogo20Gb/s的16QAMOFDM-ROF系統(tǒng)誤碼和星座圖。EVM：errorvectormagnitude模擬仿真結(jié)果4.ROF應(yīng)用ROF應(yīng)用于室內(nèi)通信、飛機和高鐵等通信系統(tǒng)，悉尼奧運會，利用RoF技術(shù)建立了TekmarBriteCellTM網(wǎng)絡(luò)日本將ROF技術(shù)應(yīng)用在高速公路的智能交通系統(tǒng)各種ROF方案一.基于全光矢量調(diào)制技術(shù)的RoF系統(tǒng)from：ROF的系統(tǒng)仿真，北京郵電大學(xué)各種ROF方案二.基于毫米波相移鍵控調(diào)制的全雙工RoF系統(tǒng)LD：激光器PM：相位調(diào)制器OC：耦合器SMF：單模光纖FBG：布拉格光纖光柵EDFA：摻鉺放大器PD：光電探測IM：強度調(diào)制from：ROF的系統(tǒng)仿真，康平北京郵電大學(xué)應(yīng)用案例青島麥島站--業(yè)界第一個光纖基站站點，2006年中興成功實現(xiàn)了BBU+RRU“光纖到塔頂”解決方案廈門試驗網(wǎng)——業(yè)界第一個光纖基站規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，一個宏站采用光纖遠端拉遠，拉遠距離達到6km，二個室內(nèi)覆蓋全部采用光纖遠端拉遠，與同區(qū)域室外站點共用基帶池，形成室內(nèi)室外一體化覆蓋城市外場大規(guī)模應(yīng)用——業(yè)界唯一全部采用光纖基站建網(wǎng)ROF各種實現(xiàn)方案以直放站為基礎(chǔ)的多體制共用無線室內(nèi)方案ROF各種實現(xiàn)方案用于拉遠基站實現(xiàn)信號覆蓋的方案ROF各種實現(xiàn)方案光載無線多體制接入的無線覆蓋方案ROF各種實現(xiàn)方案多業(yè)務(wù)混合傳送的RoF系統(tǒng)MZM:調(diào)制器IM:強度調(diào)制器SMF:單模光纖MW/MMW:無線接入波分復(fù)用波分解復(fù)用中興通訊推出業(yè)界首例BBU+RRU光纖基站

中興提出全新的BBU+RRU光纖基站解決方案，核心思想是將基站的基帶部分和射頻部分分開，使基帶共享資源池（BBU）集中放置，遠端單元（RRU）直接與天線通過跳線連接。通過光纖與遠端單元（RRU）相連。BBU+RRU光纖到塔頂方案，采用3根光纜代替27根饋纜，降低工程和維護難度，保證快速建網(wǎng)。ROF各種實現(xiàn)方案5.RoF應(yīng)用前景3G移動通信：3G移動通信需要更多的直放站和拉遠基站解決室內(nèi)覆蓋大問題，用光載無線的方式可以減少大量的電纜，因而減少了電磁污染。高速傳感：用于高速列車、空客等大飛機的視頻監(jiān)控信號的快速傳遞，既滿足寬帶傳輸要求又能減少電磁污染，維持舒適的乘車或乘機環(huán)境。軍事應(yīng)用：將雷達接收的寬帶微波或射頻信號用光纖傳輸?shù)竭h端，當(dāng)雷達受到打擊時可以減少人員傷亡。4G移動通信：第四代移動通信比3G頻率更高，帶寬達1Gb/s，需要用光載無線實現(xiàn)光纖分布式天線組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和覆蓋。

通信項目1.全雙工光載毫米波通信系統(tǒng)（ROF）

華南師范大學(xué)

實驗室可以搭建一個簡單的ROF系統(tǒng)，傳輸10Gbps的NRZ信號，在單模光纖中傳輸50km。實驗儀器包括：0-12.5GbpsNRZ-PRBS信號發(fā)生器，10G-XFP光電接收器，10G單臂馬赫曾德調(diào)制器，10G雙臂馬赫曾德調(diào)制器，10M-20G正弦信號發(fā)生器。2．光通信中的OFDM系統(tǒng)

華為&暨南大學(xué)&華南師范大學(xué)

一個關(guān)于光通信中的OFDM系統(tǒng)的項目，與暨南大學(xué)合作，本實驗室主要工作是用Optisystem、Matlab和VPI軟件來模擬一個光通信的OFDM系統(tǒng)，使用調(diào)制方式包括：QPSK，QAM，8QAM，16QAM等，模擬實驗中，速率可以達到300Gbps，并傳輸100km。3．無線通信中的OFDM系統(tǒng)

一個無線通信OFDM的項目，已完成理論的仿