|
您现在位置：首页 > 研究方向 > 光载无线通信理论与技术 |
|
光载无线通信理论与技术 |
|
|
|
本方向对与光载无线电的信号产生、调制、解调、编码、解码及传输相关的关键器件、系统和网络进行理论探讨和实验研究，为ROF系统在超宽带无线通信领域的推广应用提供理论支撑。具体研究内容包括：
（1）全光毫米波智能信号处理
毫米波信号放到光域中进行处理，是ROF系统突破电子瓶颈限制，降低系统成本的重要方案。与传统的电信号处理方法相比，全光毫米波信号处理的优势在于高带宽、低损耗、抗电磁干扰、并行处理、高的采样频率、易集成等。因此传输的毫米波信号对相关的微波器件和仪器提出了较高要求。研究毫米波信号的全光处理及光纤传输技术对于未来低成本、高性能商用超宽带光纤无线接入系统设计与应用具有重要意义。
ROF系统中的全光微波信号处理的研究内容包括：光生毫米波、复杂码型的全光矢量调制、全光频率变换或混频、任意脉冲产生。光生毫米波是毫米波段ROF的关键技术之一，涉及到的方法有基于外调制的光生毫米波、基于双波长激光器的光生毫米波、基于不同激光器的外差技术光生毫米波。毫米波频率极高，其传输线阻抗极大，要想在电路上实现对毫米波信号进行各种调制格式的高速数字调制显得十分困难，因此研究光学毫米波高速数字矢量信号调制和解调器件也具有十分重要的意义。用光学方法实现对毫米波的各种数字矢量调制特别是幅度相位的联合键控调制格式是本方向的研究重点。全光频率变换涉及上变频和下变频技术。上变频是指ROF下行的基带或者中频信号，需要转换为毫米波信号以便天线发射和覆盖，需经过一级副载波调制；下变频是指在基站接收到的毫米波无线信号为了便于传输和提高频谱效率，需要转换成基带或者中频信号。研究全光频率变换涉及到的方法包括基于电光强度调制器、电吸收调制器的变频技术，基于半导体光放大器的交叉增益调制、交叉相位调制、四波混频的变频技术，以及非线性光纤环镜的变频技术。超宽带技术，近来作为一种新的局域网宽带无线接入技术备受关注。本方向研究在光域直接产生符合FCC规定的超宽带信号，并且用全光的方法实现对超宽带信号的调制，以此减少复杂的光电和电光转换过程，降低系统的复杂性和成本，具体涉及基于线性和二阶非线性滤波产生的超宽带脉冲信号，基于高斯脉冲组合产生的超宽带脉冲信号和基于MZM调制非线性原理产生超宽带脉冲信号。
（2）光载无线电系统设计与优化
将全光微波信号处理所涉及到的若干单元技术综合起来组成一个完整的通信系统和网络是当前该领域的一个研究热点。
ROF系统在接入网的应用需求决定了其在保证带宽性能之外，对成本极为敏感。因此系统简单、高效和低成本是ROF技术付诸应用所必须考虑的重要因素。鉴于ROF所传输的毫米波特性导致基站的无线覆盖范围十分有限，需要部署大量的基站来实现大范围覆盖，因而基站设计决定ROF系统成本的关键。无源基站是ROF系统设计的发展趋势。本方向主要考虑无源基站的设计，对基于OFDM技术的全双工ROF系统、毫米波相移键控调制的全双工系统进行研究。
（3）无线通信与光通信的智能融合理论与方法
光纤无线融合是固定移动融合技术中的一个很重要的内容。光纤无线融合即光纤和无线通信网络之间的融合，可分为接入网和核心网层面上的融合。
本方向主要基于无源光网络(PON)研究接入网层面上光无线融合的实现，通过统一的网络基础设施向终端用户提供固定和无线/移动的现有或未来的各种业务和应用，从而降低基础设施投资和运营维护。接入网层面的融合主要包括传输链路层融合、接入控制层融合。
在物理层，利用光载无线技术直接可以将微波/毫米波射频信号调制到光上的特点，采用副载波调制的方式，将无线信号和PON 基带信号同时承载在一根光纤上，实现多业务综合接入。如仅考虑在中心局（CS）和天线单元（RAU）之间插入了一段光纤链路，解决的仅是无线系统物理层的问题。此时的光链路就像一个模拟的透明分布传输系统，它不改变无线信号的帧格式，只是将其尽可能保真的传输到RAU处。光链路在光和无线媒质之间扮演了虚拟的模拟转发器接口的角色。因而，无线领域的特性给光分布传输网络的设计造成了一些边界和限制条件。由于无线资源的控制是在CS 处，就需要一种远程无线媒质接入控制，来实现从光域转换到无线域的接入。中心局需要同时控制光和无线两个领域；光链路是无线信号的透明传输媒质，为无线协议栈提供模拟传输。无线系统设计和优化过程中需要考虑：无线资源管理和分配，复用/解复用，同步，时延和定时问题等。
接入控制实现的关键在于上行传输方向。上行传输方向，由于多个ONU/BSs 要时分共享同一段到达OLT的链路，资源调度显得更加重要。需要考虑如何根据不同的QoS 要求，实现综合快速的调度有线/无线信道资源，提供有QoS 区分度的各种服务。这就要求综合考虑PON和无线接入资源调度策略，合理地进行各种服务等级映射，使得不同QoS要求的业务能够从用户端到局端保持相一致的，符合链路授权协议的优先等级。另外，由于上行方向才用时分多址的方式，OLT 侧和ONU/BSs 侧的时钟同步也时分重要。由于各ONU/BSs 距离OLT 的距离不尽相同，用户信号在各自的无线/光纤路径上传输延时也不同。考虑到不同传输时延的影响，为了避免上行方向的传输冲突或不同时隙叠加，需要实时、准确的进行传输距离测量，进而插入相应的均衡延时，来保证系统各部分的同步。
（4）高性能特种光电器件
研究以半导体材料为基础的微米量级集成光路、纳米量级的光子器件如光传感器、光波导陀螺、光隐形器件的理论和技术的特种光器件。这些新型特种光器件具有灵敏度高、安全可靠、抗电磁干扰、体积小、重量轻、集成度高、可低成本以及大规模生产等众多优点。光传感器、光波导陀螺可用于对毒品，食品安全以及疾病的实时实地监测，也能够实现对环境污染物的自动化、智能化、多参量在线监测，另外还可提高传感和探测器件的灵敏度和精确度；而隐形器件的重要性就更加明显。本研究方向主要研究对象包括传感器、光波导陀螺、光隐形器件的研究，以及工艺与产品集成创新，为高性能特种应用领域的光器件开发和自主创新提供核心技术。 |
|
|
|
|
返回首页