基于WiMAX的射频光纤传输（RFoF）系统性能研究3
基于wimax的射频光纤传输（rfof）系统性能研究3
北京锦坤科技有限公司
根据关注的角度不同，rof技术可以有不同分类方法，如根据光纤中传输的信号类型分类和根据调制／检测原理分类等。
2．2．5．1 根据光纤中传输的信号类型分类
根据光纤中传输信号的不同可以将rof系统分为三种，分别是基带光纤传输(baseband．over-fibe0、中频光纤传输(if-over-fiber)和射频光纤传输(rf．over-fiber，rf0n141。这三种rof系统的光纤中传输的信号分别为：基带、中频和射频信号。下面对三种rof系统分别进行研究。基带光纤传输系统是指利用光纤传输基带信号的rof系统。其结构框图如图3．5所示。在此方案中，在中心站中，数字基带信号通过电．光转换器变为光信号，然后经光纤传输到远端的基站，通过光电转换器变换回电信号。在这里，基带信息是以时分复用的方式传送到远端的基站，在基站中通过解复用得到每一个时隙中的信号。随后根据应用系统的要求，将信号进行频率上变换(调制到射频)，通过天线发送出去。在此期间，还要进行相应的信号放大过程。上行信号的处理过程和下行类似，在基站，对接收到不同终端用户的无线信号进行频率下变换，再通过电．光转换，经光纤传送到中心节点。
基带光纤传输系统可以直接利用现有的已经成熟的射频和数字信号处理器件，并且可以将基带部分集中处理，降低此部分投入的成本。但随着传输信号载波频率的增加，基站用于频率上、下变换所需要的设备增加，会使其结构变得相当复杂。而且，基站的本地振荡、频率转换、多用户的复用和解复用等信号处理硬件，大大的限制了系统容量的升级，也使基站的造价十分昂贵，不利用该方案的推广使用。
中频光纤传输系统是指利用光纤传输中频信号的rof系统。对于大多数通信系统，无论是发射机还是接收机大多采用多级变频的方式实现，所以很多系统
都可以采用中频光纤传输的模式。图3-6为中频光纤传输系统的结构框图。在此方案中，下行的基带信号在中心节点先调制到中频频率上，经过电．光转换后，通过光纤传输到远端基站，*后在基站进行光．电转换后，再将其调制到射频本振频率上后，通过天线发射出去。上行过程与下行过程类似。
图3-6中频光纤传输系统结构框图
中频光纤传输系统由于光纤中传输的中频信号的频率比较低，因此受光纤色散效应的影响也较小。但与基带光纤传输系统相同的是，基站仍需要额外的本地振荡、频率转换等电子硬件，来实现频率的向上或向下变换。这也会造成系统升级困难，基站造价昂贵等问题。
射频光纤传输系统是指利用光纤传输射频信号的rof系统。在射频光纤传输中，在基站内，无论是发射的还是接收到的射频信号无需进行任何的频率上下
变换，因为所有的频率变换过程都集中在中心站内进行。图3．7为射频光纤传输系统结构框图。就下行链路而言，在中心站首先将基带信号调制到中频，然后再调制到射频上，随后将调制后的信号转化为光信号经光纤传送到基站。基站将接收到的光信号转换为电信号，经过放大，*后利用天线发射。上行过程与下行过程类似。射频信号转化为光信号传输时，不会存在在自由空间传输时射频信号之间的相互干扰。由于射频光纤传输系统能够使在不同的体系间，即使使用相同的载波频率，相互之间也不会产生干扰，因此，可以很容易的实现多路信号的分解与合并。由于在基站内无需任何的频率转换，只需要简单的光信号收发设备，以及放大设备，所以基站结构就可以变得非常简单。这对于需要大量基站以实现大范围覆盖的微蜂窝以及微微蜂窝十分具有吸引力。
图3-7射频光纤传输系统结构框图
对于射频光纤传输系统，由于基站不需要射频本地振荡信号和相应的频率上下变换，所以基站结构得到大大的简化。同时，由于基站内的器件数比较少，所以基站的功耗也很低，另外还可以利用现有日趋成熟的混合集成电路设计技术。该方案*突出的特点是将昂贵的射频处理集中在中心节点，简化基站建设，降低系统造价，十分容易为大量用户所接受。而且在中心节点更容易实现对基站的集中控制与监控。但是该方案仍然有其不足的方面，由于传输信号带宽宽，频率高，光纤色散效应不容忽视，随着信号传输距离的增加，系统性能会受到大大的影响，而且该方案对调制技术和探测技术的要求较高。不过，现阶段有许多文章针对这些方面问题，研究出了不少行之有效的解决方案。上述三种rof系统方案各有其利弊，应根据实际的应用情况和需求，在不同的无线网络中合理的进行选择.
3．2．5．2 根据调制／检测原理
根据调n／检测原理的不同，可以将rof系统分为三类：强度调制．直接检测(intensity modulation—direct detection,imdd)、光外差法和上下变频法。
(1)强度调制一直接检测法。强度调制”是指在发送端用所传的电信号去改变光信号的强度，使其按照电信号的强弱而变化i26l；“直接检测是指在接收端，用光电检测器直接检测光的强弱，再将这种光信号的变化转换为电信号的变化。发送射频信号的光强度调制分为直接强度调制和外调制两种。
直接强度调制技术是光纤通信中*常采用的调制方式，但该方式仅适用于半导体激光器和发光二极管，这是因为发光二极管和半导体激光器的输出光功率(对半导体激光器而言是指阈值以上的线性区域)与注入的电流基本上是成正比的关系，而且电流的变化转换为光频调制也呈线性，所以可以通过改变注入电流来实现光强度调制。模拟信号调制是直接用连续的模拟信号对光源进行调制。对半导体激光器进行模拟调制原理如图3．8所示。连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上，适当地选择直流偏置电流的大小，使注入半导体激光器的电流工作在激光器的线性工作区域内。偏置点，。通常设置在光源接近线性输出区域的中点处。
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根据光纤中传输信号的不同可以将rof系统分为三种，分别是基带光纤传输(baseband．over-fibe0、中频光纤传输(if-over-fiber)和射频光纤传输(rf．over-fiber，rf0n141。这三种rof系统的光纤中传输的信号分别为：基带、中频和射频信号。下面对三种rof系统分别进行研究。基带光纤传输系统是指利用光纤传输基带信号的rof系统。其结构框图如图3．5所示。在此方案中，在中心站中，数字基带信号通过电．光转换器变为光信号，然后经光纤传输到远端的基站，通过光电转换器变换回电信号。在这里，基带信息是以时分复用的方式传送到远端的基站，在基站中通过解复用得到每一个时隙中的信号。随后根据应用系统的要求，将信号进行频率上变换(调制到射频)，通过天线发送出去。在此期间，还要进行相应的信号放大过程。上行信号的处理过程和下行类似，在基站，对接收到不同终端用户的无线信号进行频率下变换，再通过电．光转换，经光纤传送到中心节点。
基带光纤传输系统可以直接利用现有的已经成熟的射频和数字信号处理器件，并且可以将基带部分集中处理，降低此部分投入的成本。但随着传输信号载波频率的增加，基站用于频率上、下变换所需要的设备增加，会使其结构变得相当复杂。而且，基站的本地振荡、频率转换、多用户的复用和解复用等信号处理硬件，大大的限制了系统容量的升级，也使基站的造价十分昂贵，不利用该方案的推广使用。
中频光纤传输系统是指利用光纤传输中频信号的rof系统。对于大多数通信系统，无论是发射机还是接收机大多采用多级变频的方式实现，所以很多系统
都可以采用中频光纤传输的模式。图3-6为中频光纤传输系统的结构框图。在此方案中，下行的基带信号在中心节点先调制到中频频率上，经过电．光转换后，通过光纤传输到远端基站，*后在基站进行光．电转换后，再将其调制到射频本振频率上后，通过天线发射出去。上行过程与下行过程类似。
图3-6中频光纤传输系统结构框图
中频光纤传输系统由于光纤中传输的中频信号的频率比较低，因此受光纤色散效应的影响也较小。但与基带光纤传输系统相同的是，基站仍需要额外的本地振荡、频率转换等电子硬件，来实现频率的向上或向下变换。这也会造成系统升级困难，基站造价昂贵等问题。
射频光纤传输系统是指利用光纤传输射频信号的rof系统。在射频光纤传输中，在基站内，无论是发射的还是接收到的射频信号无需进行任何的频率上下
变换，因为所有的频率变换过程都集中在中心站内进行。图3．7为射频光纤传输系统结构框图。就下行链路而言，在中心站首先将基带信号调制到中频，然后再调制到射频上，随后将调制后的信号转化为光信号经光纤传送到基站。基站将接收到的光信号转换为电信号，经过放大，*后利用天线发射。上行过程与下行过程类似。射频信号转化为光信号传输时，不会存在在自由空间传输时射频信号之间的相互干扰。由于射频光纤传输系统能够使在不同的体系间，即使使用相同的载波频率，相互之间也不会产生干扰，因此，可以很容易的实现多路信号的分解与合并。由于在基站内无需任何的频率转换，只需要简单的光信号收发设备，以及放大设备，所以基站结构就可以变得非常简单。这对于需要大量基站以实现大范围覆盖的微蜂窝以及微微蜂窝十分具有吸引力。
图3-7射频光纤传输系统结构框图
对于射频光纤传输系统，由于基站不需要射频本地振荡信号和相应的频率上下变换，所以基站结构得到大大的简化。同时，由于基站内的器件数比较少，所以基站的功耗也很低，另外还可以利用现有日趋成熟的混合集成电路设计技术。该方案*突出的特点是将昂贵的射频处理集中在中心节点，简化基站建设，降低系统造价，十分容易为大量用户所接受。而且在中心节点更容易实现对基站的集中控制与监控。但是该方案仍然有其不足的方面，由于传输信号带宽宽，频率高，光纤色散效应不容忽视，随着信号传输距离的增加，系统性能会受到大大的影响，而且该方案对调制技术和探测技术的要求较高。不过，现阶段有许多文章针对这些方面问题，研究出了不少行之有效的解决方案。上述三种rof系统方案各有其利弊，应根据实际的应用情况和需求，在不同的无线网络中合理的进行选择.
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