基于wimax的射頻光纖傳輸（rfof）系統(tǒng)性能研究3
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根據(jù)關(guān)注的角度不同，rof技術(shù)可以有不同分類方法，如根據(jù)光纖中傳輸?shù)男盘?hào)類型分類和根據(jù)調(diào)制／檢測(cè)原理分類等。
2．2．5．1 根據(jù)光纖中傳輸?shù)男盘?hào)類型分類
根據(jù)光纖中傳輸信號(hào)的不同可以將rof系統(tǒng)分為三種，分別是基帶光纖傳輸(baseband．over-fibe0、中頻光纖傳輸(if-over-fiber)和射頻光纖傳輸(rf．over-fiber，rf0n141。這三種rof系統(tǒng)的光纖中傳輸?shù)男盘?hào)分別為：基帶、中頻和射頻信號(hào)。下面對(duì)三種rof系統(tǒng)分別進(jìn)行研究?；鶐Ч饫w傳輸系統(tǒng)是指利用光纖傳輸基帶信號(hào)的rof系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)框圖如圖3．5所示。在此方案中，在中心站中，數(shù)字基帶信號(hào)通過(guò)電．光轉(zhuǎn)換器變?yōu)楣庑盘?hào)，然后經(jīng)光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的基站，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器變換回電信號(hào)。在這里，基帶信息是以時(shí)分復(fù)用的方式傳送到遠(yuǎn)端的基站，在基站中通過(guò)解復(fù)用得到每一個(gè)時(shí)隙中的信號(hào)。隨后根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的要求，將信號(hào)進(jìn)行頻率上變換(調(diào)制到射頻)，通過(guò)天線發(fā)送出去。在此期間，還要進(jìn)行相應(yīng)的信號(hào)放大過(guò)程。上行信號(hào)的處理過(guò)程和下行類似，在基站，對(duì)接收到不同終端用戶的無(wú)線信號(hào)進(jìn)行頻率下變換，再通過(guò)電．光轉(zhuǎn)換，經(jīng)光纖傳送到中心節(jié)點(diǎn)。
基帶光纖傳輸系統(tǒng)可以直接利用現(xiàn)有的已經(jīng)成熟的射頻和數(shù)字信號(hào)處理器件，并且可以將基帶部分集中處理，降低此部分投入的成本。但隨著傳輸信號(hào)載波頻率的增加，基站用于頻率上、下變換所需要的設(shè)備增加，會(huì)使其結(jié)構(gòu)變得相當(dāng)復(fù)雜。而且，基站的本地振蕩、頻率轉(zhuǎn)換、多用戶的復(fù)用和解復(fù)用等信號(hào)處理硬件，大大的限制了系統(tǒng)容量的升級(jí)，也使基站的造價(jià)十分昂貴，不利用該方案的推廣使用。
中頻光纖傳輸系統(tǒng)是指利用光纖傳輸中頻信號(hào)的rof系統(tǒng)。對(duì)于大多數(shù)通信系統(tǒng)，無(wú)論是發(fā)射機(jī)還是接收機(jī)大多采用多級(jí)變頻的方式實(shí)現(xiàn)，所以很多系統(tǒng)
都可以采用中頻光纖傳輸?shù)哪Ｊ健D3-6為中頻光纖傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。在此方案中，下行的基帶信號(hào)在中心節(jié)點(diǎn)先調(diào)制到中頻頻率上，經(jīng)過(guò)電．光轉(zhuǎn)換后，通過(guò)光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端基站，*后在基站進(jìn)行光．電轉(zhuǎn)換后，再將其調(diào)制到射頻本振頻率上后，通過(guò)天線發(fā)射出去。上行過(guò)程與下行過(guò)程類似。
圖3-6中頻光纖傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
中頻光纖傳輸系統(tǒng)由于光纖中傳輸?shù)闹蓄l信號(hào)的頻率比較低，因此受光纖色散效應(yīng)的影響也較小。但與基帶光纖傳輸系統(tǒng)相同的是，基站仍需要額外的本地振蕩、頻率轉(zhuǎn)換等電子硬件，來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率的向上或向下變換。這也會(huì)造成系統(tǒng)升級(jí)困難，基站造價(jià)昂貴等問(wèn)題。
射頻光纖傳輸系統(tǒng)是指利用光纖傳輸射頻信號(hào)的rof系統(tǒng)。在射頻光纖傳輸中，在基站內(nèi)，無(wú)論是發(fā)射的還是接收到的射頻信號(hào)無(wú)需進(jìn)行任何的頻率上下
變換，因?yàn)樗械念l率變換過(guò)程都集中在中心站內(nèi)進(jìn)行。圖3．7為射頻光纖傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。就下行鏈路而言，在中心站首先將基帶信號(hào)調(diào)制到中頻，然后再調(diào)制到射頻上，隨后將調(diào)制后的信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)經(jīng)光纖傳送到基站?；緦⒔邮盏降墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大，*后利用天線發(fā)射。上行過(guò)程與下行過(guò)程類似。射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)傳輸時(shí)，不會(huì)存在在自由空間傳輸時(shí)射頻信號(hào)之間的相互干擾。由于射頻光纖傳輸系統(tǒng)能夠使在不同的體系間，即使使用相同的載波頻率，相互之間也不會(huì)產(chǎn)生干擾，因此，可以很容易的實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的分解與合并。由于在基站內(nèi)無(wú)需任何的頻率轉(zhuǎn)換，只需要簡(jiǎn)單的光信號(hào)收發(fā)設(shè)備，以及放大設(shè)備，所以基站結(jié)構(gòu)就可以變得非常簡(jiǎn)單。這對(duì)于需要大量基站以實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋的微蜂窩以及微微蜂窩十分具有吸引力。
圖3-7射頻光纖傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
對(duì)于射頻光纖傳輸系統(tǒng)，由于基站不需要射頻本地振蕩信號(hào)和相應(yīng)的頻率上下變換，所以基站結(jié)構(gòu)得到大大的簡(jiǎn)化。同時(shí)，由于基站內(nèi)的器件數(shù)比較少，所以基站的功耗也很低，另外還可以利用現(xiàn)有日趨成熟的混合集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)。該方案*突出的特點(diǎn)是將昂貴的射頻處理集中在中心節(jié)點(diǎn)，簡(jiǎn)化基站建設(shè)，降低系統(tǒng)造價(jià)，十分容易為大量用戶所接受。而且在中心節(jié)點(diǎn)更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)基站的集中控制與監(jiān)控。但是該方案仍然有其不足的方面，由于傳輸信號(hào)帶寬寬，頻率高，光纖色散效應(yīng)不容忽視，隨著信號(hào)傳輸距離的增加，系統(tǒng)性能會(huì)受到大大的影響，而且該方案對(duì)調(diào)制技術(shù)和探測(cè)技術(shù)的要求較高。不過(guò)，現(xiàn)階段有許多文章針對(duì)這些方面問(wèn)題，研究出了不少行之有效的解決方案。上述三種rof系統(tǒng)方案各有其利弊，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用情況和需求，在不同的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中合理的進(jìn)行選擇.
3．2．5．2 根據(jù)調(diào)制／檢測(cè)原理
根據(jù)調(diào)n／檢測(cè)原理的不同，可以將rof系統(tǒng)分為三類：強(qiáng)度調(diào)制．直接檢測(cè)(intensity modulation—direct detection,imdd)、光外差法和上下變頻法。
(1)強(qiáng)度調(diào)制一直接檢測(cè)法。強(qiáng)度調(diào)制”是指在發(fā)送端用所傳的電信號(hào)去改變光信號(hào)的強(qiáng)度，使其按照電信號(hào)的強(qiáng)弱而變化i26l；“直接檢測(cè)是指在接收端，用光電檢測(cè)器直接檢測(cè)光的強(qiáng)弱，再將這種光信號(hào)的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的變化。發(fā)送射頻信號(hào)的光強(qiáng)度調(diào)制分為直接強(qiáng)度調(diào)制和外調(diào)制兩種。
直接強(qiáng)度調(diào)制技術(shù)是光纖通信中*常采用的調(diào)制方式，但該方式僅適用于半導(dǎo)體激光器和發(fā)光二極管，這是因?yàn)榘l(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器的輸出光功率(對(duì)半導(dǎo)體激光器而言是指閾值以上的線性區(qū)域)與注入的電流基本上是成正比的關(guān)系，而且電流的變化轉(zhuǎn)換為光頻調(diào)制也呈線性，所以可以通過(guò)改變注入電流來(lái)實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)度調(diào)制。模擬信號(hào)調(diào)制是直接用連續(xù)的模擬信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行調(diào)制。對(duì)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行模擬調(diào)制原理如圖3．8所示。連續(xù)的模擬信號(hào)電流疊加在直流偏置電流上，適當(dāng)?shù)剡x擇直流偏置電流的大小，使注入半導(dǎo)體激光器的電流工作在激光器的線性工作區(qū)域內(nèi)。偏置點(diǎn)，。通常設(shè)置在光源接近線性輸出區(qū)域的中點(diǎn)處。
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