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1光载射频通信网络结构
ROF技术是将射频微波信号调制到光载波上，在光纤中传输载有射频信号的光波，并在目的地通过解调获取需要的信息，从而实现远距离低损耗传输射频信号的技术．ROF系统的基本结构，包括基站(BS)、中心站(CS)、以及中心站与基站之间的光纤传输链路．在传统的移动通信系统中，各种RF信号的处理如变频、调制、复用等均在基站进行，然后由天线把RF信号发射出去．运用ROF技术，多个基站与中心站相连，各种射频信号的处理工作在中心站完成，基站仅起光/电转换以及信号的放大、接收与发射的作用，结构大为简化;同时信号集中处理使复杂昂贵的设备集中到中心站，方便了系统的维护和升级;多个基站共享这些设备，实现了资源的动态分配．而另一方面基站更加接近用户终端，缩短了系统中无线链路的传输距离，显著改善无线传输的性能．
2ROF技术下小区的基本系统架构
目前的通信网络一般进行单业务操作，而ROF技术利用光纤代替大气媒介进行通信．光纤的大带宽以及优异的传输性能允许采用波长交叉的波分复用的技术，使一根光纤承载多个不同的业务，不同的业务使用不同的波长，在传输的两端由光复用器进行分离;多路上行信号则可通过光耦合器合成在一根光纤里进行传输，从而为小区用户提供多业务服务。中心基站由多业务接口单元、控制中心模块、光信号产生模块、光信号发射和探测模块组成．多业务接口单元实现与主网络之间业务数据信息的交换，信号的处理、变频、调制等复杂功能由中心控制模块完成;光信号产生模块产生出可用于上行和下行的光载波信号，并由光发射器将该光载波信号发射出去，到达目的基站后由探测装置接收．基站由一个光信号发射和探测模块、功率放大器以及一个射频收发单元组成．
3ROF传输链路
ROF链路将射频信号调制到光波上进行传输，链路可分成调制、传输和解调三部分．在运用ROF技术的小区里，下行链路中多网络业务数据经中心基站处理后转变为射频信号，射频信号再被调制到光信号上，不同波长的光信号可使用波分复用装置由单根光纤传输到基站;基站通过光电探测和解调技术得到所需的射频信号，射频信号经功率放大器放大后直接由天线发射给用户终端．上行链路中终端设备发射的射频信号在基站内被调制到光信号上，再由光纤传输到中心控制基站进行处理．中心基站通过光纤与基站相连，微波信号在光纤中传输损耗低，可轻松实现远距离传输;同时光纤中传输的信号对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力，因此光纤中传输的信号不易被窃听，具有良好的保密性;而且射频信号在光纤中的透明传输使系统的灵活性得到了提高．为避免信道的拥挤和相互间的干扰，同时增大系统的通信容量，ROF系统放弃资源紧张的低频段，采用频率更高的毫米波进行通信．但毫米波传输损耗很大，在光纤中传输色散比较严重，如何产生高质量的毫米波才能既降低系统成本又提高系统性能，是许多研究人员共同关注的问题，各种各样的毫米波产生技术也相继出现．在实际研究当中常用的有直接调制技术、外部调制技术、远端光外差技术．远端光外差技术在中心站产生两路相位相干、偏振方向相同、不同频率的2个光波，经光纤传输后，在远端基站差拍(heterodyne)产生出所需频率的毫米波．由于两光波光谱很窄，频率间隔可调范围很大，并能够克服光纤中的色散问题，产生高频的毫米波，与另外两种技术相比更具优越性．
4基于ROF技术智能小区的多业务终端
智能小区的研究与发展在我国受到高度重视，基于ROF技术的智能小区能够提供多种类且高效的业务．小区的多种业务网络系统包括城域网部分、小区部分、用户部分．城域网(MetropolitanAreaNetwork)是在一个城市范围内所建立的计算机通信网，属宽带局域网，以IP和ATM电信技术为基础，以光纤作为传输媒介．城域网部分包括有线电视以及对各类信号(音频、视频和射频信号)进行加工处理的视频前端、internet及连接因特网中各局域网、广域网的路由器、电话及程控交换机和光网络单元．小区部分主要负责小区间信息的交换以及管理和维护小区内部的数据业务，该部分有小区各类服务、管理和控制平台、光缆交换器和宽带接入设备．用户部分由各种业务终端构成，包括监控查询设备、智能家用电器、监控安防设备、水电气信息采集设备等等．在小区中，用户部分的业务数据可利用无线发射装置传输到布置在小区中的ROF基站处．基站将接收到的射频业务数据信号转换为光信号，利用小区中现有的光纤网络，由光网络单元通过光纤传入小区控制中心的小区服务器，而需要上传的业务数据可经安放在小区控制中心的中心基站处理后，通过宽带接入设备完成数据的上传．城域网部分的各种命令、控制信号传至小区控制中心进行分类并处理，再传送至相应的基站，基站最终将信号以无线的方式发送出去．光载无线技术使用无线网络闲置的高频波段，利用光纤进行远距离传输，可为用户以及移动终端设备提供高速率、多种类的无线接入业务，同时光载无线系统结构简单，易于布置和扩展，从而降低了安装和维护的成本．基于ROF技术的智能小区可实现以下的业务:提供高清的体育、综艺、电影等丰富多彩的节目以及预定或点播各类节目;通过有线电视上网、远程学习、实时接收股市信息和行情;通过基站对小区实现高传输速率无线信号的覆盖;通过计算机、移动电话以及居民住房内安装的家庭网关，实现对智能家电的远程控制，同时当住户发生漏电、漏气或火灾时，智能家电可向小区控制中心和用户发送报警信息;小区内安装的各种安防探头利用无线传输装置将监控的视频信号传输到邻近基站，再由基站传至小区的安防监控管理平台，实现小区全面监控;计量仪表数据采集终端根据预先设定的时间和次数对计量仪表进行抄表，并将数据自动上传到小区的水、电、气管理平台，完成计量表信息的自动采集，用户还可由小区服务器查询计量表上传的信息．智能小区包含管理与设备监控子系统、安全防范系统、信息网络系统，对传输网络的性能有着较高的需求．而ROF技术利用无线电波的高频段，结合光纤实现了大容量射频信号的高速率传输和超宽带无线接入．运用ROF技术的智能小区将展现出传统智能小区不可比拟的优势，ROF技术将在智能小区的建设中发挥重要作用．
作者：朱松柏 肖顺文 江敏 邹贵祥 单位：西华师范大学物理与电子信息学院
