【正文】 功JTWS－I型無(wú)線激光通信機(jī)。進(jìn)入８０年代，很多國(guó)家和地區(qū)的研究相繼停止，但是仍然有人在不斷的探索。與核心網(wǎng)相比，接入網(wǎng)具有業(yè)務(wù)密度低、缺乏經(jīng)濟(jì)規(guī)模、成本差異大、運(yùn)行環(huán)境惡劣、技術(shù)更新慢等缺點(diǎn)。典型的接入模型如下圖所示：第一章 緒 論第一節(jié) 研究背景21世紀(jì)是信息社會(huì)的時(shí)代，由信息技術(shù)、信息傳送、信息資源所構(gòu)成的信息產(chǎn)業(yè)將成為生產(chǎn)力的基本要素。4 可十分方便的進(jìn)行業(yè)務(wù)遷移、擴(kuò)容。而無(wú)線接入方式在一定程度上滿(mǎn)足了運(yùn)營(yíng)商的需要。并分析了其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及無(wú)線光接入終端間互聯(lián)以及與其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)。但是光纖干線和局域網(wǎng)間接入系統(tǒng)卻是傳統(tǒng)的銅纜， ADSL,同軸電纜等，傳輸速率都在 10Mbps 以下。所以光纖和局域網(wǎng)間“最后一公里”的接入成為解決寬帶傳輸?shù)钠款i問(wèn)題?！娟P(guān)鍵詞】無(wú)線光接入 OOK 調(diào)制 DPSK調(diào)制 恒包絡(luò)調(diào)制 擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)　【Abstract】With the development of fiber optic munication technology, it is extended to users that the optic fibre main line of is constant, but because cost and optic fibre lay project , few users only linked to with the main line of optic fibre directly, usually the optic fibre has been only extended to the roadside , district。1 無(wú)線接入不需要專(zhuān)門(mén)進(jìn)行管道線路的鋪設(shè)，為一些光纜或電纜無(wú)法鋪設(shè)的區(qū)域提供了業(yè)務(wù)接入的可能，縮短了工程項(xiàng)目的時(shí)間，節(jié)約了管道線路的投資。在臨時(shí)搭建業(yè)務(wù)點(diǎn)的應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)更加明顯。社會(huì)對(duì)信息的需求推動(dòng)了信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，迫切要求各種專(zhuān)業(yè)信息系統(tǒng)共同經(jīng)過(guò)一個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)，能使任何人在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間，將文本、聲音、圖像、電視信息傳送給任何地點(diǎn)的任何人。同時(shí)由于電信業(yè)務(wù)向高速、寬帶、大容量方向發(fā)展，核心網(wǎng)已經(jīng)經(jīng)歷了幾代更新發(fā)展，這就勢(shì)必對(duì)接入網(wǎng)提出不斷發(fā)展更新的要求。隨著半導(dǎo)體激光器的問(wèn)世，激光在大氣中傳輸進(jìn)行通信逐漸進(jìn)入實(shí)用階段。桂林電子工業(yè)學(xué)院、華中科技大學(xué)、武漢郵電科學(xué)研究院也長(zhǎng)期致力無(wú)線光接入技術(shù)研究。通信網(wǎng)絡(luò)除提供電話業(yè)務(wù)外，還要提供視頻、高速數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務(wù)。(2)第三代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)：即寬帶CDMA蜂窩系統(tǒng)，有非常大的系統(tǒng)容量，全球漫游，提供多媒體服務(wù)．?dāng)?shù)據(jù)速率達(dá)2Mbps等．也是個(gè)人通信系統(tǒng)的重要組成部分。無(wú)線ATM主要支持與固定的ATM技術(shù)兼容的無(wú)線寬帶業(yè)務(wù)和終端移動(dòng)性?xún)煞N功能。第二章 接入網(wǎng)技術(shù)概述第一節(jié) 常見(jiàn)接入網(wǎng)概述一、接入網(wǎng)分類(lèi)無(wú)線接入指從程控交換節(jié)點(diǎn)到用戶(hù)終端全部或部分采用無(wú)線手段的接入技術(shù)，即用無(wú)線傳輸代替接入網(wǎng)的全部或部分。應(yīng)該指出，這三代系統(tǒng)都是屬于窄帶無(wú)線接入。因而對(duì)于已建成銅纜網(wǎng)的地區(qū)和少量的用戶(hù)線需求，電話公司會(huì)繼續(xù)采用銅纜。傳統(tǒng)的電話運(yùn)營(yíng)公司在修復(fù)一定規(guī)模的銅纜接入網(wǎng)是會(huì)越來(lái)越多的采用這種方案。　混和光纖／同軸電纜網(wǎng)　這種混合方案是由CATV網(wǎng)演變而來(lái)，是一種新型的接入網(wǎng)技術(shù)，不僅能提供窄帶電話業(yè)務(wù)，也能提供寬帶圖像業(yè)務(wù)，其經(jīng)濟(jì)性較好，尤其是在交互式圖像業(yè)務(wù)普及率不太高的很有吸引力。　純光纖網(wǎng)純光纖網(wǎng)指光纖直接連到用戶(hù)，中間沒(méi)有其他傳輸煤質(zhì)應(yīng)用場(chǎng)合，又可劃分光纖到辦公室（FTTO）和光纖到家（FTTH）。光接入網(wǎng)從系統(tǒng)配置上分為無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）和有源光網(wǎng)絡(luò)（AON）。SDH和DWDM設(shè)備在光纖接入網(wǎng)中的不斷延伸應(yīng)用，使得光接入網(wǎng)已經(jīng)成為一個(gè)趨于完善的網(wǎng)絡(luò)。目前，無(wú)線接入網(wǎng)分為：?。ǎ保┮苿?dòng)通信系統(tǒng)　移動(dòng)通信系統(tǒng)由第一代模擬制式到第二代數(shù)字制式，第三代以CDMA技術(shù)為基礎(chǔ)的移動(dòng)通信也即將商用，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)正在實(shí)驗(yàn)中，５年后將面世。無(wú)線本地環(huán)路主要針對(duì)固定無(wú)線用戶(hù)接入，因此其工作頻率不與公眾移動(dòng)通信網(wǎng)相同，主要分布在１．８GHｚ～２．５GHｚ之間的頻段。一類(lèi)工作頻率一般在４５MHｚ，天線覆蓋在１００米左右。衛(wèi)星接入系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是利用衛(wèi)星通信的多址傳輸方式。WLAN既可滿(mǎn)足各類(lèi)便攜機(jī)的入網(wǎng)要求，也可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)遠(yuǎn)端接入、圖文傳真、電子郵件等多種功能。可以實(shí)現(xiàn)光纖不便延伸到所謂最后一公里的寬帶接入，具有如下優(yōu)點(diǎn)：　無(wú)線接入網(wǎng)的成本與傳輸距離無(wú)關(guān)，對(duì)用戶(hù)密度等因素不敏感．特別適于距離稍長(zhǎng)、用戶(hù)密度不高的地區(qū)。安全性好、抗災(zāi)能力強(qiáng)。同時(shí)，光源的調(diào)制需要采用糾錯(cuò)技術(shù)，盡可能減少誤碼和突發(fā)誤碼。采用的編碼方式多為開(kāi)關(guān)鍵控(OOK)編碼和曼徹斯特編碼方式。此時(shí)，存在的問(wèn)題就是如何動(dòng)態(tài)地捕獲目標(biāo)、實(shí)時(shí)地跟蹤目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)以及補(bǔ)償自身載體的運(yùn)動(dòng)，如何使光束對(duì)得更準(zhǔn)使得接收探測(cè)器的信號(hào)強(qiáng)度最大等等。在不同視角／視場(chǎng)范圍內(nèi)捕獲目標(biāo)，并對(duì)目標(biāo)跟蹤，然后將目標(biāo)控制在跟蹤能夠?qū)崿F(xiàn)的范圍內(nèi)，始終使系統(tǒng)處于最佳接收位置。20。采用新型光電探測(cè)器件提高接收端機(jī)的靈敏度，并在電信道上采用微弱信號(hào)檢測(cè)與處理技術(shù)，可以有效地解決這一問(wèn)題。如若所用的波長(zhǎng)和外界干擾的波長(zhǎng)有重疊，此濾波的方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)分離。此方法的出發(fā)點(diǎn)是考慮在干擾的雜散光多為自然光或人工照明，其特點(diǎn)是其亮度和方位變化是緩慢的，在信標(biāo)光探測(cè)器上造成的響應(yīng)為直流和低頻信號(hào)(PSD)或者是亮度和位置較為固定的光斑(CCD)。這些方法可以提高系統(tǒng)20dB左右的探測(cè)靈敏度。（1）空間分集空間分集是在發(fā)端使用一幅發(fā)射天線，按收端使用多幅接收天線，并且接收天線的間隔足夠大,從而保證各接收天線輸入信號(hào)的哀落特性相互獨(dú)立。（2）時(shí)間分集時(shí)間分集就時(shí)將給定信號(hào)在時(shí)間上相隔一定的間隔重復(fù)傳輸多次,只要時(shí)問(wèn)間隔大于相干時(shí)間,就可以得到多條獨(dú)立的分集支路。（3）頻串分集 頻率分集是將要傳輸?shù)男畔⒎謩e以不同的載頻發(fā)射出去,只要載頻的間隔大于相干帶寬,那么在接收端就可以得到衰落特性不相關(guān)的信號(hào),與空間分集相比,減少了天線的數(shù)目。①選擇式合并是在各分集支路接收的信號(hào)中，通過(guò)選擇邏輯選取具有最高基帶信噪比的支路信號(hào)作為輸出信號(hào)②，然后進(jìn)行同相合并。④開(kāi)關(guān)合并是監(jiān)視接收信號(hào)的瞬時(shí)包絡(luò)，即將2個(gè)支路信號(hào)的包絡(luò)與預(yù)定的門(mén)限開(kāi)關(guān)電平相比較，保持某個(gè)信號(hào)值，當(dāng)其中一支路信號(hào)包絡(luò)降低到門(mén)限開(kāi)關(guān)電平以下時(shí)，轉(zhuǎn)換到另一支路的較強(qiáng)信號(hào)上。第三章 無(wú)線光接入的調(diào)制解調(diào)技術(shù)無(wú)線接入技術(shù)在無(wú)線傳輸中一般多使用頻譜效率高、抗干擾性強(qiáng)的數(shù)字調(diào)制技術(shù)技術(shù)。第一節(jié) 無(wú)線光傳輸系統(tǒng)的線性調(diào)制解調(diào)技術(shù)在數(shù)字無(wú)線光系統(tǒng)，我們采用脈沖直接強(qiáng)度調(diào)制，光脈沖的產(chǎn)生是通過(guò)激光器的開(kāi)斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)發(fā)送信息為“1”碼時(shí)，激光器發(fā)出光脈沖，“0”碼時(shí)激光器完全關(guān)閉。假設(shè)有一幀L位的二進(jìn)制信息，在對(duì)應(yīng)的代碼序列可能是00…..0(共L位)到11…..1(共L位)中的任意一個(gè)，那么對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制整數(shù)就為0至（2L－1）中的任意一個(gè)，如果我們將這一幀時(shí)段劃分位2L個(gè)時(shí)隙，從0到(2L－1)依次對(duì)應(yīng)于第一個(gè)到第2L個(gè)時(shí)隙，那么也可以用代碼序列00…..0（共L位）到11….1（共L位）去對(duì)應(yīng)第一個(gè)到第2L個(gè)時(shí)隙，這就是數(shù)字PPM調(diào)制的原理。設(shè)置靜默時(shí)段Td是由激光器和信道的特性決定的，Td的長(zhǎng)度要大于脈沖激光器重建粒子數(shù)反轉(zhuǎn)需要的最小重復(fù)周期，否則激光器不能正常工作，同時(shí)要選取Td避免信道色散引起的幀間符號(hào)干擾。我們采用OOK—NRZ調(diào)制方式作為參照來(lái)分析PPM調(diào)制的性能。因此，在PPM調(diào)制中可以利用峰值功率較高的激光器，從而在大氣信道中傳輸可靠性提高。： N（t）IM/DD無(wú)線光信道模型X（t）是發(fā)射光功率，Y（t）是探測(cè)器的瞬時(shí)電流。二、開(kāi)關(guān)鍵控（OOK）調(diào)制二進(jìn)制開(kāi)關(guān)鍵控（OOK）是用在光纖傳輸?shù)闹庇^的簡(jiǎn)單調(diào)制方案。當(dāng)信源bit率為R＝b時(shí)，光發(fā)送器在間隔丁=1／Rb內(nèi)發(fā)送光脈沖P(f)來(lái)表示“1”，而用不發(fā)光來(lái)表示“0”．它所需的帶寬與脈沖寬度成反比，約為Rb= 1／T．OOK信號(hào)的解調(diào)OOK信號(hào)有2種解調(diào)方式：相干解調(diào)和非相干解調(diào)。非相干解調(diào)： 包絡(luò)檢波器 （非相干解調(diào)器） 帶通濾波器判決（檢測(cè)器） Sook(t)+nw(t) r(t) V(t) 輸出 抽樣 OOK信號(hào)非相干解調(diào)若不考慮碼間干擾，僅考慮加性高斯白噪聲 干擾，其誤碼率為：Pb=(A2/8b2)=(eb/2N0)(Rb/B) 在抽樣時(shí)刻A2\b高時(shí)，非相干解調(diào)的平均誤比特率呈指數(shù)特性。恒包絡(luò)調(diào)制方案有2FSK、MSK、ＧMSK、ＴＦＭ等，這里重點(diǎn)介紹2FSK和MSK技術(shù)。2FSK信號(hào)誤比特率Ｐ０．５ｅｒｆｃ［Ｅｂ／２Ｎ０］３、2FSK信號(hào)非相干解調(diào)由于2FSK的相干解調(diào)需從接收信號(hào)中提?。矀€(gè)載頻，這在實(shí)現(xiàn)中有困難，所以在實(shí)際應(yīng)用中，采用非相干解調(diào)?！SK在ｋ個(gè)比特區(qū)間內(nèi)，發(fā)送的頻率分別為ｆ＝ｆｃ＋１／４Ｔｂ和ｆ－１／４Ｔｂ。在發(fā)送端，頻帶的擴(kuò)寬是通過(guò)編碼及調(diào)制系統(tǒng)的方法實(shí)現(xiàn)的，在接收端則用與發(fā)送端完全相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來(lái)恢復(fù)信息數(shù)據(jù)。一、直接序列擴(kuò)頻　　直接序列擴(kuò)頻（ＤＳＳＳ）是指在發(fā)送端直接用偽隨機(jī)序列去擴(kuò)展信號(hào)的頻譜；在收信端，用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解頻，將擴(kuò)展的頻譜信號(hào)還原為原始信號(hào)。二、跳頻擴(kuò)頻（FHSS）跳頻擴(kuò)頻是指?jìng)鬏斝盘?hào)載波按照預(yù)定規(guī)律進(jìn)行離散變化的通信方式，即通信使用的載波頻率受一組快速變化的偽隨機(jī)碼控制而隨機(jī)的跳變。27第四章 無(wú)線光接入網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)對(duì)于接入網(wǎng)，其物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)除了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)外，還分為星型、總線型、樹(shù)型和環(huán)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每種結(jié)構(gòu)又有許多種不同具體邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及幾種物理結(jié)構(gòu)相互組合又形成不同的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這就為微波鏈路和無(wú)線光鏈路相互作為通信的備用鏈路提供依據(jù)。與主用和備用鏈路相連的單元可以同時(shí)集中網(wǎng)絡(luò)接口、復(fù)用和鏈路切換的功能。從光無(wú)線接入系統(tǒng)的接收天線來(lái)的是４路波長(zhǎng)信號(hào)經(jīng)多模光纖耦合，通過(guò)WDM的波長(zhǎng)解復(fù)用轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再由電信號(hào)再生為單模光信號(hào)，然后通過(guò)光分插復(fù)用取下光信號(hào)，再進(jìn)入微電機(jī)械開(kāi)關(guān)（MEMS）系統(tǒng)進(jìn)行波長(zhǎng)選擇，最后再經(jīng)過(guò)WDM將各波長(zhǎng)傳送的無(wú)線光接入的發(fā)送裝置。所以如果在有幾個(gè)接點(diǎn)的鏈路中采用無(wú)線光鏈路作為備用鏈路，光纖鏈路就不會(huì)是默認(rèn)的首選鏈路，在ADM中采用特殊的技術(shù)才可能使光纖鏈路成為首選鏈路?？梢钥闯觯?dāng)有光纖鏈路中斷時(shí)，某個(gè)接點(diǎn)并不是首選光纖傳輸。中心站放置多個(gè)針對(duì)不同方向的收發(fā)機(jī)，實(shí)際上是多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。在眾多的寬帶技術(shù)中，無(wú)線技術(shù)尤其是移動(dòng)通信技術(shù)成為近年來(lái)通信技術(shù)市場(chǎng)的最大亮點(diǎn)，是構(gòu)成未來(lái)通信技術(shù)的重要組成部分。與此同時(shí)，IEEE 802系列標(biāo)準(zhǔn)組已經(jīng)制定或正在制定802．16和802．15等一系列無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，些無(wú)線接人技術(shù)新熱點(diǎn)紛紛涌現(xiàn)并成為業(yè)界繼3G之后的又一關(guān)注重點(diǎn)，如802．1UWB和RFID等。根據(jù)使用頻帶低不同，802．16系統(tǒng)可分為應(yīng)用于視距和非視距兩種；根據(jù)是否支持移動(dòng)特性，802．16標(biāo)準(zhǔn)又可分為固定寬帶無(wú)線接人空中接口標(biāo)準(zhǔn)(802．16d)和移動(dòng)寬帶無(wú)線接人空中接口標(biāo)準(zhǔn)(802．16e)。其中，單載波(SC)調(diào)制主要應(yīng)用在1 0—66GHz頻段，OFDM和0FDMA是802．16中最典型的物理層方式。以10MHz載波帶寬為例，若采用OFDM 一64QAM調(diào)制方式，除去開(kāi)銷(xiāo)，則單載波帶寬可以提供約30Mbit／s的有效接人速率，由蜂窩或扇區(qū)內(nèi)的所有用戶(hù)共享。為了更好地控制上行數(shù)據(jù)的帶寬分配，標(biāo)準(zhǔn)還定義了UGS、rtPS、nnPS和BE業(yè)務(wù)4種不同的上行帶寬調(diào)度模式。WiMAX是一個(gè)由業(yè)界領(lǐng)先的通信產(chǎn)品及設(shè)備公司共同建立的非盈利組織，通過(guò)致力于制定一套基于802．16的測(cè)試規(guī)范和認(rèn)證體系，使不同廠商之間的產(chǎn)品在經(jīng)過(guò)認(rèn)證后可以具有良好的互操作性，從而積極推廣和驗(yàn)證寬帶無(wú)線接人設(shè)備的兼容性與互操作性。UWB技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化主要在致力于無(wú)線個(gè)網(wǎng)(WPAN)標(biāo)準(zhǔn)化工作的1EEE 802．15框架內(nèi)進(jìn)行。傳統(tǒng)脈沖UWB信號(hào)通常具有很小的(10—2～ 10—3)占空比