基于軟件仿真驗證的運(yùn)放電路設(shè)計方法

   2008年伊始，國內(nèi)電信業(yè)重組成為人們討論的焦點(diǎn)，就人們已經(jīng)預(yù)測的重組方案來說，未來的運(yùn)營商都將擁有自己的固定和移動網(wǎng)絡(luò)，并且兼營兩部分業(yè)務(wù)，為了成本的最低化、網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)化，運(yùn)營公司必定會選擇網(wǎng)絡(luò)的融合。另外，從市場上看，有調(diào)研機(jī)構(gòu)調(diào)查顯示，在調(diào)查對象中，有60.6%認(rèn)為在未來5年中主要出現(xiàn)的情景將是無線和有線的融合（FMC），大多數(shù)用戶將擁有1部多模電話機(jī)，并通過最適合的網(wǎng)絡(luò)(可以是固定網(wǎng)，也可以是無線網(wǎng))來進(jìn)行呼叫。

   當(dāng)前，基于PON技術(shù)的FTTH在一些試點(diǎn)城市進(jìn)行得如火如荼，同時，WiMAX也異軍突起并順利成為3G標(biāo)準(zhǔn)中一員。在骨干光網(wǎng)絡(luò)已趨于飽和的情況下，接入網(wǎng)領(lǐng)域的巨大市場份額無疑會成為各大運(yùn)營商爭相投資的動力。光纖接入和無線接入分別有著各自的優(yōu)勢，光纖具有低損耗、高帶寬、防電磁干擾等特點(diǎn)，而無線接入則可以給用戶帶來無處不在的方便快捷服務(wù)，且免去了鋪設(shè)光纖的昂貴費(fèi)用，于是，人們就想能不能用一種技術(shù)將有線與無線接入融合起來。Radio Over Fiber(ROF)技術(shù)就是應(yīng)這種需求而出現(xiàn)，并且成為越來越多人研究的熱點(diǎn)。 

     所以，無論從技術(shù)、政策還是市場驅(qū)動上看，融合必定成為今后電信業(yè)的主旋律和必然趨勢，技術(shù)將趨于融合，網(wǎng)絡(luò)將趨于融合，業(yè)務(wù)也將趨于融合，ROF技術(shù)也必將在未來網(wǎng)絡(luò)融合中發(fā)揮巨大的作用。

1．ROF技術(shù)介紹

    ROF技術(shù)是應(yīng)高速大容量無線通信需求，新興發(fā)展起來的將光纖通信和無線通信相結(jié)合起來的無線接入技術(shù)。ROF系統(tǒng)中運(yùn)用光纖作為基站(BS)與中心站(CS)之間的傳輸鏈路，直接利用光載波來傳輸射頻信號。光纖僅起到傳輸?shù)淖饔?，交換、控制和信號的再生都集中在中心站，基站僅實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，這樣，可以把復(fù)雜昂貴的設(shè)備集中到中心站點(diǎn)，讓多個遠(yuǎn)端基站共享這些設(shè)備，減少基站的功耗和成本。

    光纖傳輸?shù)纳漕l（或毫米波）信號提高了無線帶寬，但天線發(fā)射后在大氣中的損耗會增大，所以要求蜂窩結(jié)構(gòu)向微微小區(qū)轉(zhuǎn)變，而基站結(jié)構(gòu)的簡化有利于增加基站數(shù)目來減少蜂窩覆蓋面積，從而使組網(wǎng)更為靈活，大氣中無線信號的多經(jīng)衰落也會降低；另外，利用光纖作為傳輸鏈路，具有低損耗、高帶寬和防止電磁干擾的特點(diǎn)。正是這些優(yōu)點(diǎn)，使得ROF技術(shù)在未來無線寬帶通信、衛(wèi)星通信以及智能交通系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

2．ROF技術(shù)當(dāng)前研究的現(xiàn)狀

    在ROF系統(tǒng)中，由于光載波上承載的是模擬的微波信號，與傳統(tǒng)的數(shù)字光纖傳輸鏈路相比，其系統(tǒng)對光器件的性能以及鏈路自身的色散、非線性效應(yīng)等都有了更為苛刻的要求。目前，對于ROF技術(shù)的研究仍然集中在物理層上，例如基于微波光子學(xué)的毫米波信號源產(chǎn)生，光調(diào)制器、濾波器的特性分析與改進(jìn)，光纖鏈路的色散控制，以及基站中光載波的再利用等系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化。

    其中，以毫米波信號源的產(chǎn)生技術(shù)為例，傳統(tǒng)的高頻信號發(fā)生源需要昂貴的本振源，可以利用光波的外差混頻技術(shù)來得到高頻載波。在雷達(dá)或光纖無線電（ROF）通信系統(tǒng)中，在光域里對中頻微波信號進(jìn)行上變頻，可以得到承載高數(shù)據(jù)率的毫米波信號，目前比較成熟的技術(shù)有，基于強(qiáng)度調(diào)制器、基于EAM中XAM效應(yīng)、基于SOA中XGM效應(yīng)、基于高非線性光纖中的XPM或FWM效應(yīng)的全光頻率上變換技術(shù)。

    目前，IEEE收錄的電子期刊以及其他光學(xué)權(quán)威期刊OpTIcs Letters、OpTIcs Express等都刊載了大量關(guān)于ROF的文章，但是，這些研究都停留在對信號處理技術(shù)以及鏈路系統(tǒng)研究的層面上，對網(wǎng)絡(luò)層次的研究成果較少。一種技術(shù)的成熟必定要依賴于市場的驅(qū)動進(jìn)而產(chǎn)生利潤。ROF技術(shù)要在實(shí)際通信系統(tǒng)中應(yīng)用，還有許多現(xiàn)實(shí)的問題需要研究。例如：網(wǎng)絡(luò)融合中的接口問題，MAC協(xié)議的問題，天線的更高增益問題以及高速移動在微微蜂窩中頻繁切換的問題和多普勒效應(yīng)問題等等。

    在研究領(lǐng)域，美國喬治亞理工大學(xué)的張教授研究組對40G/60G射頻ROF系統(tǒng)作了大量的研究，并且搭建出了一套光無線傳輸系統(tǒng)，將DVD存儲的高清晰電視數(shù)據(jù)源調(diào)制到40G的微波上，然后經(jīng)過調(diào)制到光載波上傳輸，經(jīng)過探測接收并由天線發(fā)射，并在接收端將信號送給高清晰電視進(jìn)行播放，得到很好的實(shí)驗效果。但是，發(fā)射天線和接收天線的距離很近并且容易受水蒸氣的干擾。

    不久前，OFC 2008會議在美國加州圣地亞哥成功舉行，網(wǎng)絡(luò)融合成為一個熱點(diǎn)話題，關(guān)于ROF技術(shù)的文章也有很多被收錄其中，與以往不同，這次收錄的ROF論文都趨向于對應(yīng)用的研究。其中比較典型的文章有：將正交頻分復(fù)用(OFDM)應(yīng)用于ROF系統(tǒng)，來增加頻譜利用率并減小碼間干擾；研究在上行傳輸時光波長再利用技術(shù)，從而去掉基站的光源；基于WiMAX或WiFi與ROF技術(shù)結(jié)合的研究；基于光分叉復(fù)用器(OADMs)的ROF系統(tǒng)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的研究；基于多模光纖和塑料光纖的ROF系統(tǒng)。