Med udviklingen af kommunikationsnetværk mod bredbånd og mobilitet, integrerer det trådløse optiske fiberkommunikationssystem (ROF) optisk fiberkommunikation og trådløs kommunikation, hvilket giver fuld udfoldelse til fordelene ved bredbånd og anti-interferens af optiske fiberlinjer, såvel som trådløs kommunikation .Praktiske og fleksible funktioner imødekommer folks efterspørgsel efter bredbånd.Den tidlige ROF-teknologi var hovedsageligt dedikeret til at levere højfrekvente trådløse transmissionstjenester, såsom millimeterbølgeoptisk fibertransmission.Med udviklingen og modenheden af ROF-teknologi begyndte folk at studere hybride kablede og trådløse transmissionsnetværk, det vil sige optisk fiber trådløs kommunikation (ROF) systemer, der leverer kablede og trådløse tjenester på samme tid.Med den hurtige udvikling af radiokommunikation er manglen på frekvensressourcer blevet mere og mere fremtrædende.Hvordan man forbedrer spektrumudnyttelsen under betingelse af begrænsede trådløse ressourcer for at afhjælpe modsætningen mellem udbud og efterspørgsel af spektrumressourcer er blevet et problem, der skal løses på kommunikationsområdet.Kognitiv radio (CR) er en intelligent spektrumdelingsteknologi.Det kan effektivt forbedre udnyttelsen af spektrumressourcer gennem "sekundær brug" af autoriseret spektrum og er blevet et forskningshotspot inden for kommunikation.I 802.11 trådløst lokalnetværk [1], 802.16 storbynetværk [2] og 3G mobilkommunikationsnetværk [3] er begyndt at studere anvendelsen af kognitiv radioteknologi for at forbedre systemets kapacitet og begyndte at studere anvendelsen af ROF-teknologi til at opnå blandet transmission af forskellige forretningssignaler[4].Kognitive radiobaserede trådløse fiberoptiske kommunikationsnetværk, der transmitterer kablede og trådløse signaler, er udviklingstendensen for fremtidige kommunikationsnetværk.Det hybride transmissions-ROF-system baseret på kognitiv radioteknologi står over for mange nye udfordringer, såsom netværksarkitekturdesign, lagprotokoldesign, generering af kablede og trådløse modulerede signaler baseret på flere tjenester, netværksstyring og identifikation af modulerede signaler.
1 Kognitiv radioteknologi
Kognitiv radio er en effektiv måde at løse manglen på spektrum og underudnyttelse af spektrum på.Kognitiv radio er et intelligent trådløst kommunikationssystem.Den fornemmer spektrumudnyttelsen af det omgivende miljø og justerer sine egne parametre adaptivt gennem læring for at opnå effektiv udnyttelse.Spektrumressourcer og pålidelig kommunikation.Anvendelsen af kognitiv radio er en nøgleteknologi til at realisere spektrumressourcen fra fast allokering til dynamisk allokering.I det kognitive radiosystem, for at beskytte en autoriseret bruger (eller blive en masterbruger) mod interferens fra en slavebruger (eller CR-bruger), er spektrumsensorens funktion at opfatte, om der eksisterer en autoriseret bruger.Kognitive radiobrugere kan midlertidigt bruge frekvensbåndet, når det overvåges, at det frekvensbånd, som den autoriserede bruger bruger, ikke bliver brugt.Når det overvåges, at den autoriserede brugers frekvensbånd er i brug, frigiver CR-brugeren kanalen til den autoriserede bruger og sikrer dermed, at CR-brugeren ikke forstyrrer den autoriserede bruger.Derfor har det kognitive trådløse kommunikationsnetværk følgende fremtrædende træk: (1) Den primære bruger har absolut prioritet til at få adgang til kanalen.På den ene side, når den autoriserede bruger ikke optager kanalen, har den sekundære bruger mulighed for at få adgang til den ledige kanal;når den primære bruger dukker op igen, skal den sekundære bruger forlade kanalen i brug i tide og returnere kanalen til den primære bruger.På den anden side, når masterbrugeren optager kanalen, kan slavebrugeren få adgang til kanalen uden at påvirke masterbrugerens servicekvalitet.(2) CR-kommunikationsterminalen har funktionerne perception, styring og justering.For det første kan CR-kommunikationsterminalen opfatte frekvensspektret og kanalmiljøet i arbejdsmiljøet og bestemme deling og allokering af spektrumressourcer i henhold til visse regler i henhold til detektionsresultaterne;på den anden side har CR-kommunikationsterminalen mulighed for at justere arbejdsparametrene online, såsom ændring. Transmissionsparametre såsom bærefrekvens og modulationsmetode kan tilpasse sig ændringer i miljøet.I kognitive trådløse kommunikationsnetværk er spectrum sensing en nøgleteknologi.Almindeligt anvendte spektrumregistreringsalgoritmer inkluderer energidetektion, matchet filterdetektion og cyklostationære funktionsdetektionsmetoder.Disse metoder har deres egne fordele og ulemper.Ydeevnen af disse algoritmer afhænger af den tidligere opnåede information.De eksisterende spektrumregistreringsalgoritmer er: matchet filter, energidetektor og funktionsdetektormetoder.Det matchede filter kan kun anvendes, når hovedsignalet er kendt.Energidetektoren kan anvendes i den situation, hvor hovedsignalet er ukendt, men dets ydeevne forringes, når der bruges en kort registreringstid.Fordi hovedideen med funktionsdetektoren er at bruge signalets cyklostationaritet til at detektere gennem spektralkorrelationsfunktionen.Støj er et bredt stationært signal og har ingen korrelation, mens det modulerede signal er korreleret og cyklostationært.Derfor kan den spektrale korrelationsfunktion skelne mellem støjens energi og energien af det modulerede signal.I et miljø med usikker støj er funktionsdetektorens ydeevne bedre end energidetektorens.Funktionsdetektorens ydeevne under lavt signal-til-støjforhold er begrænset, har høj beregningskompleksitet og kræver lang observationstid.Dette reducerer datagennemstrømningen af CR-systemet.Med udviklingen af trådløs kommunikationsteknologi bliver spektrumressourcer mere og mere spændte.Fordi CR-teknologi kan afhjælpe dette problem, er CR-teknologien blevet opmærksom på i trådløse kommunikationsnetværk, og mange trådløse kommunikationsnetværksstandarder har introduceret kognitiv radioteknologi.Såsom IEEE 802.11, IEEE 802.22 og IEEE 802.16h.I 802.16h-aftalen er der et vigtigt indhold af dynamisk spektrumudvælgelse for at lette WiMAXs brug af radio- og tv-frekvensbånd, og dets grundlag er spektrumsensorteknologi.I den internationale IEEE 802.11h-standard for trådløse lokalnetværk er to vigtige begreber blevet introduceret: dynamisk spektrumudvælgelse (DFS) og transmit power control (TPC), og kognitiv radio er blevet anvendt på trådløse lokalnetværk.I 802.11y-standarden bruges ortogonal frequency division multiplexing (OFDM) teknologi til at give en række båndbreddemuligheder, som kan opnå hurtig båndbreddeskift.WLAN-systemer (trådløst lokalnetværk) kan drage fordel af egenskaberne ved OFDM for at undgå undgåelse ved at justere båndbredde og sendeeffektparametre.Forstyrr andre brugere, der arbejder i dette frekvensbånd.Fordi det trådløse optiske fibersystem har fordelene ved bred optisk fiberkommunikationsbåndbredde og de fleksible egenskaber ved trådløs kommunikation, er det blevet meget brugt.I de senere år har transmissionen af radiofrekvente kognitive WLAN-signaler i optisk fiber tiltrukket sig opmærksomhed.Litteraturforfatteren [5-6] foreslog, at ROF-systemet Kognitive radiosignaler transmitteres under arkitekturen, og simuleringseksperimenter viser, at netværkets ydeevne er blevet forbedret.
2 ROF-baseret hybrid optisk fiber trådløs transmissionssystemarkitektur
For at imødekomme behovene for multimedietjenester til videotransmission vil den nye fiber-til-hjemmet (FFTH) blive den ultimative bredbåndsadgangsteknologi, og det passive optiske netværk (PON) er blevet fokus for opmærksomhed, når det kommer ud.Da de enheder, der bruges i PON-netværket, er passive enheder, har de ikke brug for strømforsyning, kan være immune over for påvirkning af ekstern elektromagnetisk interferens og lyn, kan opnå gennemsigtig transmission af tjenester og har høj systempålidelighed.PON-netværk omfatter hovedsageligt tidsmultipleksende passive optiske netværk (TDM-PON) og bølgelængdemultipleksende passive optiske netværk (WDM-PON).Sammenlignet med TDM-PON har WDM-PON karakteristika af brugereksklusiv båndbredde og høj sikkerhed, og bliver det mest potentielle optiske adgangsnetværk i fremtiden.Figur 1 viser blokdiagrammet for WDM-PON-systemet.