動(dòng)態(tài)可重構(gòu)的智能光載無(wú)線接入技術(shù)（二）

協(xié)議部分主要針對(duì)智能RoF 網(wǎng)絡(luò)的MAC 協(xié)議進(jìn)行資源調(diào)度。當(dāng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入一個(gè)新的連接請(qǐng)求時(shí)，除了考慮無(wú)線側(cè)的資源分配外，還需要考慮排隊(duì)時(shí)間和注冊(cè)時(shí)間的影響，從而實(shí)現(xiàn)為業(yè)務(wù)分配合適的光波資源，達(dá)到微波光波資源的聯(lián)合調(diào)度。該方法僅僅從時(shí)延造成的影響方面研究了微波光波資源的聯(lián)合調(diào)度，實(shí)際上，當(dāng)多個(gè)用戶競(jìng)爭(zhēng)資源時(shí)，吞吐量和公平性問題也需要加以考慮以達(dá)到更高的網(wǎng)絡(luò)資源利用率，從而實(shí)現(xiàn)微波光波資源的聯(lián)合調(diào)度。

4 智能RoF 關(guān)鍵單元器件技術(shù)

在傳統(tǒng)的無(wú)線通信系統(tǒng)中，大部分微波信號(hào)處理功能是在基站中通過(guò)電信號(hào)處理器來(lái)完成，從而受到諸多成本和帶寬的限制。光載無(wú)線系統(tǒng)中功能集中化的配置和光電域的轉(zhuǎn)換使得在中心局可以完成一些全光微波信號(hào)的處理功能。這就需要為RoF 系統(tǒng)配備相應(yīng)的組成器件，從而適應(yīng)RoF 系統(tǒng)信號(hào)處理頻域提升和業(yè)務(wù)集中的特點(diǎn)。

4.1 光載寬帶無(wú)線信號(hào)的頻譜感知

探測(cè)泛在環(huán)境下微波信號(hào)的載頻大小，進(jìn)行信息的獲取、處理和分析，是實(shí)現(xiàn)寬帶接入與泛在感知的關(guān)鍵。微波光子頻譜分析與感知正是基于此發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它利用微波光子技術(shù)瞬時(shí)寬帶處理能力強(qiáng)、質(zhì)量輕、損耗小、抗電磁干擾能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了寬帶微波的瞬時(shí)處理與測(cè)量，給微波信號(hào)的頻譜分析與感知開辟了一條新的研究思路。通過(guò)基于相干信道化及基于光子壓縮采樣的瞬時(shí)頻率測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了多頻點(diǎn)、寬帶的頻譜感知與分析。

基于相干信道化瞬時(shí)多頻點(diǎn)頻譜分析與感知方法：我們提出了通過(guò)在光域?qū)崿F(xiàn)一級(jí)濾波，在微波域?qū)崿F(xiàn)二級(jí)濾波，最后通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理的方式對(duì)大帶寬、多頻點(diǎn)和高精度的信號(hào)進(jìn)行感知處理的技術(shù)?；诠庾訅嚎s采樣的瞬時(shí)多頻點(diǎn)頻譜分析與感知方法：我們采用壓縮采樣理論這一新穎的信號(hào)處理手段，利用微波信號(hào)在頻譜上高度稀疏的特性，通過(guò)低速ADC 采樣實(shí)現(xiàn)了對(duì)寬帶微波信號(hào)頻率測(cè)量。

4.2 全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器

模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC） 是一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的重要器件，是實(shí)現(xiàn)信號(hào)在高速通信網(wǎng)路中傳輸，以及實(shí)現(xiàn)信號(hào)儲(chǔ)存、處理的前端器件。

如圖7 所示為應(yīng)用ADC 的數(shù)字系統(tǒng)。和傳統(tǒng)的ROF 系統(tǒng)相比，數(shù)字系統(tǒng)在CO 不需要混頻以及本振源，并且對(duì)光鏈路的線性度以及鏈路增益要求不高，從而可以利用現(xiàn)有光接入網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)傳遞射頻（RF）信號(hào)。

為了克服傳統(tǒng)電域ADC 的內(nèi)在的局限性，Henry F.Taylor 于1979 年提出了全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器（AOADC） 的概念。全光ADC，其抽樣、量化和編碼都在光域進(jìn)行，近年來(lái)備受各國(guó)科學(xué)家的重視。目前全球相關(guān)研究大都基于光纖實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換，然而為了獲得更高分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換，要求光脈沖有很大的光功率，從而能耗較高，不符合光器件向“ 綠色節(jié)能”的方向發(fā)展；另一方面，由于是基于光纖的，以上的量化編碼方案不利于集成，不符合光器件向集成化的方向發(fā)展。

為了使全光量化編碼器向低能耗、光子集成、高速率以及高分辨率的方向發(fā)展，我們提出了一種利用半導(dǎo)體光放大器（SOA） 中的非線性偏振旋轉(zhuǎn)（NPR）效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)全光ADC 的方法［7］，其原理結(jié)構(gòu)如圖8 所示。模擬信號(hào)被抽樣信號(hào)抽樣之后變成抽樣光脈沖，隨后被分成N 份，輸入到由個(gè)基于NPR 效應(yīng)的量化編碼單元組成的量化編碼矩陣。每一個(gè)基于效應(yīng)的量化編碼單元由兩個(gè)級(jí)聯(lián)的偏振開關(guān)（PSW） 組成，如圖8（d） 所示。其中PSW1 實(shí)現(xiàn)預(yù)量化編碼，由于隨著抽樣光脈沖強(qiáng)度的增強(qiáng)，PSW1 的中更多載流子被消耗，因而造成其輸出光功率下降，為了保持強(qiáng)度不同的抽樣光脈沖在量化編碼單元中所獲得的增益一致，PSW1 之后級(jí)聯(lián)另外一個(gè)偏振開關(guān)PSW2，其作用是實(shí)現(xiàn)增益的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。圖8（b）所示為量化編碼單元的傳輸函數(shù)，圖所示為相應(yīng)的編碼輸出，預(yù)量化編碼和增益動(dòng)態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合的方式可以很好地實(shí)現(xiàn)量化編碼。由于SOA 的增益恢復(fù)時(shí)間在皮秒級(jí)別，因而基于NPR 效應(yīng)的全光，其轉(zhuǎn)換速率可以達(dá)到幾百Gs/s（Giga-Samples Per Second）。