第四代通信关键技术

光纤无线通信技术研究

－－第四代通信关键技术报告人：黄旭光华南师范大学信息光电子科技学院国家光学重点学科主要内容RoF应用前景1RoF关键技术简介23RoF方案及应用4现今无线通信概述总结53000GHz以下频谱称为无线电波，国际电联划分了9kHz—400GHz使用范围。电磁谱图毫米波频率范围：30~300GHz优点：带宽宽，波束窄1.

无线通信概述低频无线电波在大气传输损耗比高频小得多，相同发射功率低频段覆盖面比高频段大，移动范围大。目前无线业务大多集中在6GHz以下，频段非常拥挤。载波频率低，能提供带宽小，限制了承载高速业务能力。1.

无线通信概述40GHz以上无线电波几乎未被使用。高频无线电波问题：I.空气传播高损耗（15dB/km；15cm水泥墙36dB）II.高频电子设备非常昂贵，成本很高

RF信号的衰减图40GHz频段衰耗非常大优点：通信安全性强频率复用率高1.

无线通信概述但对于短距离(<1km)通信和室内通信，10—15dB/km衰减不会对通信性能有较大影响，并对远距离(>2km)信号干扰有天然的空间隔离度。若把高频段组成微小蜂窝网，可提高频谱复用率。高损耗劣势变成优势。60GHz频段的毫米波能提供7GHz无线带宽，低频段系统无法比拟。40G－70GHz波段毫米波将成为未来无线通信的首要考虑波段。1.

无线通信概述由于40GHz以上高频段的大气损耗大，所以必须解决这个问题，才能让高频段信号可以在实际中应用。怎样使传输损耗最低？？？光纤ROF系统的提出1.

无线通信概述受电磁干扰少缺点不能移动2.1

两大通信技术比较传输系统两大核心技术传输能力有限基站成本高无线通信移动性强环境影响大光纤无线传输系统（RoF）维护方便光纤通信带宽大传输损耗低缺点2.2

ROF技术光纤（载）无线radio-over-fiber（ROF）通信技术是应高速大容量无线通信需求发展起来的将光纤/无线通信结合起来的无线接入技术。利用光载波传载射频信号，光纤起传输线作用。ROF提高了无线带宽，具有低损耗、高带宽和抗电磁干扰特点。CompanyLogo2.3RoF系统结构2.3RoF系统结构解决方案：简化基站－－BS的绝大部分信号处理功能

CS集中处理，只保留必要的射频收发功能;BS-CS的RF信号通过模拟光纤链路来传输问题：工作频率天线覆盖范围天线密度系统成本3.1

最基本的DSB-ROF积化和差第一步：毫米波调制3.1最基本的DSB-ROF时域频域ωmωcωcωc+ωmωc-ωm毫米波激光载波光学毫米波3.1最基本的DSB-ROF第二步：数字调幅（ASK）数字基带信号乘法器光学毫米波含有信号的光学毫米波3.1

最基本的DSB-ROF含信号的光学毫米波基带信号光学毫米波ωcωc+ωmωc-ωm×3.2三种外部调制技术比较2单边带优点：抗色散效果好传输距离远缺点：接收端灵敏度低3载波抑制优点：LO频率低、频谱利用率高缺点：色散引起码元错位，产生高误码率双边带优点：配置简单，容易实现缺点：色散影响严重传输距离短13.3

基于四倍频的新型单边调制系统60GHz毫米波，LO调制频率只有15GHz铌酸锂(LN)调制器铌酸锂(LN)调制器铌酸锂(LN)调制器四倍频毫米波理论分析双臂LNMZI调制器的输出场强：（1）对于0.5功分比（2）m=pVLO/Vp

，相位调制指数。展开：（3）设置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.输出电场化简：（4）奇阶光学边带被抑制。滤除高于2阶的边带（5）毫米波信号只剩下0阶和±2阶边带。四倍频毫米波理论分析误码率及眼图下行信号上行信号from：Afull-duplexradio-over-fibersystembasedonfrequencydecupling”,OpticsCommunications眼图比较传统双边带调制新型单边带调制from：Afull-duplexradio-over-fibersystembasedonfrequencydecupling”,OpticsCommunications小结基站没有额外的激光器，简化了基站结构。四倍频的产生降低了LO频率，从而降低系统总成本。3.3四倍频ROF技术3.4OFDM-ROF系统OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)正交频分复用技术，一种多载波调制。OFDM中各载波相互正交，每个载波有整数个载波周期，且每个载波的频谱零点都和相邻载波的零点重叠，从而减小载波间干扰。载波间部分重叠，比传统FDM提高了频带利用率，节约约一半频带资源。OFDM系统OFDM原理

设在一个OFDM系统中有N个子信道，每个子信道用一个子载波

若相邻子载波的频率间隔均等于码元持续时间T的倒数OFDM原理OFDM原理为了最大限度消除符号间干扰，可在OFDM符号间插入保护间隔（guardinterval），其长度T一般大于信道的最大时延扩展OFDM-ROF系统由于OFDM将成为下一代移动通信的核心技术，若用ROF系统来传输OFDM信号，将有很大的应用前景。基本ROF－OFDM系统10Gb/s的4QAMOFDM-ROF系统误码和星座图CompanyLogo20Gb/s的16QAMOFDM-ROF系统误码和星座图。EVM：errorvectormagnitude模拟仿真结果4.ROF应用ROF应用于室内通信、飞机和高铁等通信系统，悉尼奥运会，利用RoF技术建立了TekmarBriteCellTM网络日本将ROF技术应用在高速公路的智能交通系统各种ROF方案一.基于全光矢量调制技术的RoF系统from：ROF的系统仿真，北京邮电大学各种ROF方案二.基于毫米波相移键控调制的全双工RoF系统LD：激光器PM：相位调制器OC：耦合器SMF：单模光纤FBG：布拉格光纤光栅EDFA：掺铒放大器PD：光电探测IM：强度调制from：ROF的系统仿真，康平北京邮电大学应用案例青岛麦岛站--业界第一个光纤基站站点，2006年中兴成功实现了BBU+RRU“光纤到塔顶”解决方案厦门试验网——业界第一个光纤基站规模网络，一个宏站采用光纤远端拉远，拉远距离达到6km，二个室内覆盖全部采用光纤远端拉远，与同区域室外站点共用基带池，形成室内室外一体化覆盖城市外场大规模应用——业界唯一全部采用光纤基站建网ROF各种实现方案以直放站为基础的多体制共用无线室内方案ROF各种实现方案用于拉远基站实现信号覆盖的方案ROF各种实现方案光载无线多体制接入的无线覆盖方案ROF各种实现方案多业务混合传送的RoF系统MZM:调制器IM:强度调制器SMF:单模光纤MW/MMW:无线接入波分复用波分解复用中兴通讯推出业界首例BBU+RRU光纤基站

中兴提出全新的BBU+RRU光纤基站解决方案，核心思想是将基站的基带部分和射频部分分开，使基带共享资源池（BBU）集中放置，远端单元（RRU）直接与天线通过跳线连接。通过光纤与远端单元（RRU）相连。BBU+RRU光纤到塔顶方案，采用3根光缆代替27根馈缆，降低工程和维护难度，保证快速建网。ROF各种实现方案5.RoF应用前景3G移动通信：3G移动通信需要更多的直放站和拉远基站解决室内覆盖大问题，用光载无线的方式可以减少大量的电缆，因而减少了电磁污染。高速传感：用于高速列车、空客等大飞机的视频监控信号的快速传递，既满足宽带传输要求又能减少电磁污染，维持舒适的乘车或乘机环境。军事应用：将雷达接收的宽带微波或射频信号用光纤传输到远端，当雷达受到打击时可以减少人员伤亡。4G移动通信：第四代移动通信比3G频率更高，带宽达1Gb/s，需要用光载无线实现光纤分布式天线组网结构和覆盖。

通信项目1.全双工光载毫米波通信系统（ROF）

华南师范大学

实验室可以搭建一个简单的ROF系统，传输10Gbps的NRZ信号，在单模光纤中传输50km。实验仪器包括：0-12.5GbpsNRZ-PRBS信号发生器，10G-XFP光电接收器，10G单臂马赫曾德调制器，10G双臂马赫曾德调制器，10M-20G正弦信号发生器。2．光通信中的OFDM系统

华为&暨南大学&华南师范大学

一个关于光通信中的OFDM系统的项目，与暨南大学合作，本实验室主要工作是用Optisystem、Matlab和VPI软件来模拟一个光通信的OFDM系统，使用调制方式包括：QPSK，QAM，8QAM，16QAM等，模拟实验中，速率可以达到300Gbps，并传输100km。3．无线通信中的OFDM系统

一个无线通信OFDM的项目，已完成理论的仿