基于WiMAX的射频光纤传输（RFoF）系统性能研究2

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2．2 RoF关键技术

2．2．1宽带无线通信面临的挑战

在过去的十多年里，无线通信技术以****的速度增长着。在1991年，世界上拥有移动电话的人数小于1％，然而到了2001年末，约有1／6的人拥有手 机l捌。2002年，全世界的手机用户数已经超过了固定电话的用户数。与此同时，手机的用户数仍在不断增长。可以推断，到了2010年，全世界的手机用户数将 超过17亿I矧。现在的窄带无线接入系统结构如图3．2所示。中心站(Central Station，CS) 主要实现管理呼叫处理以及交换等功能，基站(Base Station，BS)作为与无线终端单元或移动单元的接口，通过模拟的无线链路或者数字光纤链路与中心站相连。

2．2．2 RoF技术的概念
图3-3固网设备与无线设备的差异
RoF是英文Radio over Fiber或Radio on Fiber的缩写，通常称为“光纤无线 电990 RoF技术就是指利用光纤作为传输媒质来传送宽带无线信号的一种传输技 术。它*早由Cooper在1990年提出，而后得到了广泛的关注与研究㈣。 RoF技术正是为了解决近年来宽带无线通信系统存在的问题而产生的，它是 一种实现宽带无线信号高质量传输的技术【4l。RoF技术是结合光纤通信与无线通 信两个领域的综合技术，是微波光子学的一个重要的研究方向。 它既不同于传统数字光纤通信系统，也有别于模拟光纤通信系统。RoF技术 在宽带无线接入、无线信号有线中继等方面的应用中已初露端倪，并将在未来无 线移动通信领域中占据一席之地17i。

2．2．3 RoF系统基本结构
RoF系统主要由中心站、基站以及用户端等几部分构成。中心站与基站之间 通过光缆连接，而基站与用户端之『自J仍然是无线链路。如图3_4所示。

与无线通信系统和光纤通信系统相比，RoF系统具有其自身特点。可以将其看作是典型的光纤传输系统的一个特例。在传统光纤链路中所具有的特性，如色 散、损耗、噪声、非线性等因素，都会对系统中传输的信号造成影响；同时，RoF系统中传输的信号是无线信号，因此它又具备无线信号的各种特征。这就使得它既不同于无线信号在自由空间的传播特性，也有别于通常的数字信号在光纤 链路中的传输特性，而要从两个领域的综合研究。

 首先，RoF系统损耗低，传输距离很长。高频信号在自由空间中传播时，反射和吸收引起的损耗很大，而在固态介质传输时，阻抗也随着频率的升高而增大， 损耗也随之加大。而对于商用的单模光纤而言，在1310hm和1550nto窗口的损耗只有零点几dB／kmI川，远远低于自由空间和同轴电缆的损耗。因此，可以传输很远的距离。

 其次，RoF系统能够提供很高的带宽。对于一根单模光纤而言，三个低损耗窗口所提供高达50THz的带宽。目前商用的系统仅仅利用了其中的很小一部分。高的光带宽还可以实现一些在电系统中很难实现的高速信号处理。

 再次，远端单元简单。在RoF系统中，简化了远端单元的结构。使得设备 安装和维护变得更加简单方便。对于高的工作频率而言，需要大量的基站来满足大范围的覆盖，简单的安装和维护对于这种基站很具吸引力。

 而且，RoF系统抗电磁干扰性好，功耗低。对于光纤通信系统而言，良好的 抗电磁干扰性，对于无线通信而言十分具有吸引力。RoF系统继承了光纤通信系 统的这一优点，可以提供更高的**性。由于远端单元的结构简单，功耗也随之 降低。 RoF系统还能够支持多操作、多服务的通信业务，具备实现动态资源配置的优点。

2．2．4．2 RoF系统的主要应用

上个世纪80年代，RoF首先被美国用于**方面【211。自RoF的概念提出之F1起，经过十几年的发展，它已经成为一种重要的通信技术。随着微波光子学的深入研究，及RoF技术自身的优势，其必将得到更广泛的应用。 现阶段，RoF技术主要应用于固定无线接A,(Fixed Wireless Aece燧，VWA)系 统中，为PSTN(Public Switched Telephone Network)网络提供*后一公里无线方式 接入，它能够有效的减小远端单元的体积，只需要很少的供电就可以维持正常工 作，具有结构简单，可靠性高，易于维护，本地交换中心高效地按需分配无线资源等优点[71。在**代蜂窝移动通信系统中，RoF技术主要应用于室内分布覆盖 方面。对于大厦、机场等场合，利用户外的宏蜂窝小区来实现室内覆盖显然不合 理。因此，可以采用一个专用的微蜂窝基站放置在室内合适的位置，利用分布式天线技术实现对这些场所内部的覆盖。在第三代移动通信中的射频拉远技术也是 在RoF技术的基础上发展起来的，它将大容量的宏蜂窝基站集中放置在中心机房中，基带部分集中处理，射频部分通过光纤拉远，分置在网络规划所确定的站 点上。这种方案中的远端称RRU(Remote Radio Unit)。这种覆盖模式主要有以 下特点：由于基带部分集中放置，从而解决了常规方案所需要的大量机房；通过采用大容量宏基站支持大量的光纤拉远，实现了容量与覆盖之间的转化；通过基带部分在大容量宏基站集中处理，多个RRU可以共享基带资源，因此建设支持 相同话务量的网络，可以节省基带投资。该技术支持平滑扩容，即当用户产生新的容量需求时，分布式覆盖技术通过“扩容不加站’’实现对网络的平滑调整。 RRU与主基站之间采用光纤连接，与常规解决方案中天线与机房之间馈缆连接相比可以免除馈缆带来的损耗【捌。Rof技术还可应用在专用小范围通信 (Dedicated Short Range Communication)系统，典型案例有智能交通系统(Intelligent Traffic System．rrs)，它能够为道路沿线提供有效的无线覆盖，提供灵活的业务 频率、调制方式等f7J。