光与无线网络在第四代移动通信系统中的应用介绍

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：光纤链路通过直接传送模拟射频信号来降低RAU的复杂度。另外，ROF的超宽带和协议透明特性，使得链路可以支持各种无线系统，而不管它们的频段是多少。在大城市为引入新服务而安装的光纤系统可用于支持未来宽带无线网络的发展。在升级光纤无线网络容量时，不论是由于添加新的基站、引入新的服务、不同的数据传输速率还是由于提高服务质量而引起的光与无线系统网络容量的升级，利用WDM技术可以方便灵活地实现升级。

目前移动通信系统都基于蜂窝结构，每个蜂窝都有一个基站，移动台通过其所在蜂窝的基站接入移动通信网络[6-8]。理论上来说，通过不断地将蜂窝细分，不断地缩小蜂窝的半径可达到无限制地增大系统容量的目的。但是，在实际情况中，蜂窝数量不断增加和单个基站容量的上升势必会导致通信系统的成本提高；而有限的频带资源和蜂窝系统采用的频分复用技术将导致区间干扰；另外，CDMA蜂窝系统由于地址码间互相关性不理想，具有自干扰性。当蜂窝半径缩小时，干扰增强，严重制约了系统容量，同时所需要的基站数量也随之增加。当蜂窝半径缩小为原来的1/2时，所需的基站数量是原来的4倍，这将导致切换频率大大增加，系统复杂度和成本也上升。

ROF技术将传统基站集成的天线改为分布式结构，天线与基站之间使用光纤连接，因此可以实现天线延伸到较远的地方。基站端负责实现处理和控制功能，远程天线单元（RAU）负责收发射频信号和进行光电转换。远程天线单元包括天线、双工器、放大器、光电转换收发器。光纤链路通过直接传送模拟射频信号来降低RAU的复杂度。

所以，ROF技术引入4G无线接入网，使得基站的功能简化，传统基站由集成模式变为分布式结构，基站与中心站之间使用光纤连接，使得天线可以随意延伸到较远的地方，减少网络盲区。因此，系统充分体现了将光纤作为低损耗、高带宽的传输介质的优势，为基站与中心站之间提供可靠的信号传输，并且可以在一根光纤上实现多种服务，增强了基站布置的灵活性和延伸性[9-10]。另外，由于天线结构变为分布式结构，可以有效地均匀下行发射功率并缩短移动台和天线间的距离，从而减小上行发送功率。这样可以选取成本低、体积小、射频功率低的远程基站来实现大范围的通信，加大网络的覆盖范围，提高频谱效率，增大系统容量。系统部署由此变得更加简单且灵活。

ROF为低成本、大容量、数量大的基站提供了一个经济合理的解决方案。它将传统的BS结构改为分布式结构，BS与中心站（CS）之间用光纤传输高频的射频信号，把复杂的处理和控制功能在CS中实现，减轻了基站的负担，远程BS只需要负责射频信号的收发和光电转换，这样使得基站的成本降低，使通过增加基站数量来实现密集覆盖成为可能。

另外，ROF的超宽带和协议透明特性，使得链路可以支持各种无线系统，而不管它们的频段是多少。利用ROF可在热点地区实现多种无线业务的传输，如3G、WLAN、DMB（Digital Multimedia Broadcasting，数字多媒体广播）和4G。

在大城市为引入新服务而安装的光纤系统可用于支持未来宽带无线网络的发展。为了充分利用现有基础设备，ROF技术必须能够融合当前的波分复用技术（WDM），将WDM-PON（Passive Optical Network，无源光网络）应用到ROF网络中。另外波分复用给每一个蜂窝都提供了灵活路由。在升级光纤无线网络容量时，不论是由于添加新的基站、引入新的服务、不同的数据传输速率还是由于提高服务质量而引起的光与无线系统网络容量的升级，利用WDM技术可以方便灵活地实现升级。

光与无线网络在第四代移动通信系统中的应用介绍

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