论文研究-基于RoF的LTE-Advanced中继系统设计 .pdf

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基于RoF的LTE-Advanced中继系统设计,许立伟,,随着4G技术的快速发展,3GPP组织提出了LTE-Advanced(Long Term Evolution Advanced)技术标准,以满足国际电信联盟的IMT-Advanced标准。本文概述了LTE-Ad
国武技论文在线 光纤提供更大的带宽,使系统可以传输高质量的多媒体业务,同吋在光域进行高带 宽的信号处理,降低了设备成本 使用光纤传输无线射频信号,有较强的抗电磁干扰能力,保护信号的隐私,提供了 安全性保障 所有的信号交换处理过程都集中在中,而只进行信号的光电转换,以及信 号的发射和接攻,降低了系统复杂度和成本 系统灵活性髙,可以分配多业务传输,并和其他技术相结合,提髙系统性能。 本文中将使用 和 生成多子载波基带调制信号,用于模拟产生的数 据信号。基带信号将分別在无线信道和光纤信道中传输,无线传输信道是加性高斯白噪声 的瑞利衰减信道。光纤信道模型使用色散的 单模光纤。最后在接收端通过 对比两种信道的误差矢量幅度和误码凇来评估系统的性能 中继网络仿真系统 的仿真系统模型如图所示。信号的传输使用了两和信道:无线信 道和光纤信道。输入的串行二进制数据被映射为使用 调制的复数数据,同时转换为 并行传输的数据,再对每个子载波进行快速傅里叶逆变换产生 信号,然后增加循坏 前缀,最后 符号经过并行到串行信号的转换器和数模转换器,数模转换器输出的连 续信号再经过一个本振上变频到的频段。在无线信道中,信号经过瑞利衰减信道进行 传输,在光纤中,信号经过分布式反馈激光器模块使用强度调制生一个 号,光信号再通过单模光纤传输。这两种信道上都有加性高斯白噪声。在接收端,无线信号 直接解调,光信号则要经过光接收器转换为电信号然后再解调。在发射端和接收端都是用了 以实现同步。在接收端,除了均衡模垬以外,其他模块都是发射端的逆过稈。玓衡模块 实现对传输信过程中的相位旋转和相移的补偿。信号传输距离为。下面将详细介绍仿 真系统的各个模块 Fading channel add 川And IFFT Cyclis LO IEI:速愽里叶逆变换 PS并丰转 DA数核液换距 data PD,电授测器 analizer FFT HFE灾色尊里叮变换 图 仿真系统 仿真系统主要模块 模块 在 模块中,串行信号被映射为等间隔的相邻的窄带)行信号,代表子载波 序号然后子载波经过一个快速傅里叶逆变换生成 符号,快速傅里叶逆变换公式为 国武技论文在线 公式中,代表子载波的总数:A是子载波间频率间隔;由于 符号在传输 过稈中会产生符号间干扰,所以在 符号前添加循环前缀( )来减少干扰, 循环前缀是赋值 符号的尾部的一部分。这样带有循环前缀的 调制公式如下所 公式中,代表循环前缀的持续时间,通常是 符号持续时间的/。在接收 端,循环前缀从 符号流中被去除。 无线信道模块 无线信道是本文研究的个关键因素。由于在无线信道传输过程中的信号衰减、多径效 应和损耗, 信号将大真和衰减。无线信道使用瑞利衰减信道模拟,以实现和 之间非视距传输的衰减特性 瑞利衰减信道是一种无线电传播环境的统计模型,它假设信号通过信道后信号幅度是随 机的,即“衰落”,)且其包终服从瑞利分布。瑞利衰落能有效擂述存在能够大量散射无线 电信号的障碍物的无线传播环境覽。若传播环境中存在足够多的散射,则冲激信号到达接收机 后表现为大量统计独立的随机变量的叠加,根据中心极狠定理,则这一无线信道的冲激响应 将是一个高斯过程。如果这一散射信道中不存在主要的信号分量,通常这一条件是指不存在 直射信号,则这一过程的均值为,且相位服从到π的均匀分布。即,信道响应的能 量或包络服从瑞利分布。设随机变量,其概率密度函数为公式 瑞利分布概率密度函数图如图所示: 上日日三 随机变量 图瑞利分布概率密度图 瑞利衰落模型适用于描述建筑物密集的城镇中心地带的无线信道。密集的建筑和其他物 体使得无线设备的发射机和接收机之间没有直射路径,而且使得无线信号被衰减、反射、折 国武技论文在线 射或衍射 单模光纤 单模光纤是长距离髙速率传输数据的最佳选择。单模光纤的传输公式如下所示: 公式中,β代表单模光纤的衰减系数( )代表传输距离;代表色散参 ;λ代表传输波长 代表比特速率;代表频率。 光调制和检测模块 在系统中本文使用强度调制直接检测 结构,使用分布式反馈激光器模型 模拟直接调制激光器的特性,调制光信号的输出功率和相位由以下公式得到: 十E 上述公式中,代表子载波密度;代表光子密度 ①和O代表以O为中心频 率的光功率,相位和频率;代表目前进入的电荷总量,代表浓度,代表宽度, 代表长度,代表电子电荷:τ代表线性载波重组时间;代表双分子载波重组系数 代表载波重组的奥杰系数:代表线性增益系数:代表透明载波密度:G代表非线性增 益系数;r代表模限制因子;代表自发辐射分数;z代表光子寿命;x代表从激光器到 单模光纤的耦合系数;和分别代表导模功率分布在垂直方向和水平方向的幅度;代 表普朗克常量;代表真空中的光速;代表光子能量;《代表线宽增强因子;是群速 度;是相折射率;所有的仿真参数来自于。 信号在 偏置电流卜直接 驱动激光器。 仿真结果分析 仿真结果如图和图所示。图中是光纤信道和无线信道的误差向量幅度与信噪比关 系图 误差向量包括幅度和相位的矢量是在一个给定时刻理想无误差基准 信号与实际发射信号的向量差。本文中误差向量幅度值是在相同下,信号传输 后在接收端测量发射信号的星座图误差得到的。从图像中可以看到,在为时光 国武技论文在线 纤的值趋近于,而瑞利信道的值为,所以使用光纤传输信号可靠性更好 图中信号是分别经过瑞利信道和光纤传输后的误码率图以及预期的理论值,横坐标 为,纵坐标为。可以看到在误码卒都为ˉ的情况下,在光纤中需要的信噪比增 益远小于无线信道 图光纤信道和瑞利信道的误差幅度 图光纤和瑞利衰减信道中的 图及其理论值 结论 本文对比分析了在 系统的与间使用光纤和无线信道实现中继技 术的性能优劣,在两种信道中,光线信道的值要远小于瑞利衰减信道的,而且要到达 传输信号误码率都为的情况下,无线信道比光纤需要的要多以上,高 需求会极大增加的成本和复杂度。结果证明在 部署中融合技术实现 中继技术比用无线信道实现更加可靠、误码率更低、性能更好 参考文献 国武技论文在线

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