Med utvecklingen av kommunikationsnätverk mot bredband och mobilitet, integrerar det trådlösa kommunikationssystemet för optisk fiber (ROF) optisk fiberkommunikation och trådlös kommunikation, vilket ger full nytta av fördelarna med bredband och anti-interferens av optiska fiberlinjer, såväl som trådlös kommunikation .Bekväma och flexibla funktioner möter människors efterfrågan på bredband.Den tidiga ROF-tekniken var främst dedikerad till att tillhandahålla trådlösa högfrekventa överföringstjänster, såsom millimetervågsöverföring av optisk fiber.Med utvecklingen och mognad av ROF-teknik började människor studera hybrida trådbundna och trådlösa överföringsnätverk, det vill säga optisk fiber trådlös kommunikation (ROF) system som tillhandahåller trådbundna och trådlösa tjänster samtidigt.Med den snabba utvecklingen av radiokommunikation har bristen på spektrumresurser blivit mer och mer framträdande.Hur man kan förbättra spektrumanvändningen under villkoren av begränsade trådlösa resurser för att lindra motsättningen mellan utbud och efterfrågan på spektrumresurser har blivit ett problem som måste lösas inom kommunikationsområdet.Kognitiv radio (CR) är en intelligent spektrumdelningsteknik.Det kan effektivt förbättra utnyttjandet av spektrumresurser genom "sekundär användning" av auktoriserat spektrum, och har blivit en forskningshotspot inom kommunikationsområdet.I 802.11 trådlösa lokala nätverk [1], 802.16 storstadsnätverk [2] och 3G mobilkommunikationsnät [3] har börjat studera tillämpningen av kognitiv radioteknik för att förbättra systemets kapacitet, och började studera tillämpningen av ROF-teknik för att uppnå blandad överföring av olika affärssignaler[4].Kognitiv radiobaserad optisk fiber trådlös kommunikationsnätverk som sänder trådbundna och trådlösa signaler är utvecklingstrenden för framtida kommunikationsnätverk.Hybridöverförings-ROF-systemet baserat på kognitiv radioteknik står inför många nya utmaningar, såsom nätverksarkitekturdesign, lagerprotokolldesign, generering av trådbundna och trådlösa modulerade signaler baserade på flera tjänster, nätverkshantering och identifiering av modulerade signaler.
1 Kognitiv radioteknik
Kognitiv radio är ett effektivt sätt att lösa bristen på spektrum och underutnyttjande av spektrum.Kognitiv radio är ett intelligent trådlöst kommunikationssystem.Den känner av spektrumanvändningen av den omgivande miljön och justerar sina egna parametrar adaptivt genom lärande för att uppnå ett effektivt utnyttjande.Spektrumresurser och pålitlig kommunikation.Tillämpningen av kognitiv radio är en nyckelteknik för att realisera spektrumresursen från fast allokering till dynamisk allokering.I det kognitiva radiosystemet, för att skydda en auktoriserad användare (eller bli en masteranvändare) från störningar från en slavanvändare (eller CR-användare), är spektrumavkänningens funktion att uppfatta om en auktoriserad användare existerar.Kognitiva radioanvändare kan tillfälligt använda frekvensbandet när det övervakas att frekvensbandet som används av den auktoriserade användaren inte används.När det övervakas att frekvensbandet för den auktoriserade användaren används, släpper CR-användaren kanalen till den auktoriserade användaren, vilket säkerställer att CR-användaren inte stör den auktoriserade användaren.Därför har det kognitiva trådlösa kommunikationsnätverket följande framträdande egenskaper: (1) Den primära användaren har absolut prioritet att komma åt kanalen.Å ena sidan, när den auktoriserade användaren inte ockuperar kanalen, har den sekundära användaren möjlighet att komma åt den lediga kanalen;när den primära användaren dyker upp igen, bör den sekundära användaren lämna kanalen som används i tid och returnera kanalen till den primära användaren.Å andra sidan, när masteranvändaren ockuperar kanalen, kan slavanvändaren komma åt kanalen utan att påverka masteranvändarens servicekvalitet.(2) CR-kommunikationsterminalen har funktionerna perception, hantering och justering.För det första kan CR-kommunikationsterminalen uppfatta frekvensspektrumet och kanalmiljön i arbetsmiljön och bestämma delning och allokering av spektrumresurser enligt vissa regler enligt detekteringsresultaten;å andra sidan har CR-kommunikationsterminalen förmågan att justera arbetsparametrarna online, såsom att ändra överföringsparametrarna såsom bärvågsfrekvens och moduleringsmetod kan anpassa sig till förändringar i miljön.I kognitiva trådlösa kommunikationsnätverk är spektrumavkänning en nyckelteknologi.Vanligt använda spektrumavkänningsalgoritmer inkluderar energidetektering, matchade filterdetektion och cyklostationära funktionsdetekteringsmetoder.Dessa metoder har sina egna fördelar och nackdelar.Prestandan för dessa algoritmer beror på den tidigare informationen som erhållits.De befintliga spektrumavkänningsalgoritmerna är: matchat filter, energidetektor och funktionsdetektormetoder.Det matchade filtret kan endast användas när huvudsignalen är känd.Energidetektorn kan användas i situationer där huvudsignalen är okänd, men dess prestanda försämras när en kort avkänningstid används.Eftersom huvudidén med funktionsdetektorn är att använda signalens cyklostationaritet för att detektera genom spektralkorrelationsfunktionen.Brus är en bred stationär signal och har ingen korrelation, medan den modulerade signalen är korrelerad och cyklostationär.Därför kan den spektrala korrelationsfunktionen särskilja energin hos bruset och energin hos den modulerade signalen.I en miljö med osäkert brus är funktionsdetektorns prestanda bättre än energidetektorns.Funktionsdetektorns prestanda under lågt signal-brusförhållande är begränsad, har hög beräkningskomplexitet och kräver lång observationstid.Detta minskar datagenomströmningen i CR-systemet.Med utvecklingen av trådlös kommunikationsteknik blir spektrumresurserna mer och mer spända.Eftersom CR-teknik kan lindra detta problem har CR-teknik uppmärksammats i trådlösa kommunikationsnätverk, och många standarder för trådlösa kommunikationsnätverk har introducerat kognitiv radioteknik.Såsom IEEE 802.11, IEEE 802.22 och IEEE 802.16h.I 802.16h-avtalet finns ett viktigt innehåll av dynamiskt spektrumval för att underlätta WiMAXs användning av radio- och tv-frekvensband, och dess grund är spektrumavkänningsteknik.I den internationella standarden IEEE 802.11h för trådlösa lokala nätverk har två viktiga koncept introducerats: dynamiskt spektrumval (DFS) och sändningseffektkontroll (TPC), och kognitiv radio har tillämpats på trådlösa lokala nätverk.I 802.11y-standarden används ortogonal frequency division multiplexing (OFDM)-teknik för att tillhandahålla en mängd olika bandbreddsalternativ, vilket kan åstadkomma snabb bandbreddsväxling.WLAN-system (trådlöst lokalt nätverk) kan dra fördel av egenskaperna hos OFDM för att undvika undvikande genom att justera bandbredd och parametrar för sändningseffekt.Störa andra användare som arbetar i detta frekvensband.Eftersom det trådlösa optiska fibersystemet har fördelarna med bred optisk fiberkommunikationsbandbredd och de flexibla egenskaperna hos trådlös kommunikation, har det använts i stor utsträckning.Under senare år har överföringen av radiofrekventa kognitiva WLAN-signaler i optisk fiber uppmärksammats.Litteraturförfattaren [5-6] föreslog att ROF-systemet Kognitiva radiosignaler sänds under arkitekturen, och simuleringsexperiment visar att nätverkets prestanda har förbättrats.
2 ROF-baserad hybrid optisk fiber trådlös överföringssystemarkitektur
För att möta behoven hos multimediatjänster för videoöverföring kommer den framväxande fiber-till-hemmet (FFTH) att bli den ultimata bredbandsaccessteknologin, och det passiva optiska nätverket (PON) har blivit i fokus när det väl kommer ut.Eftersom enheterna som används i PON-nätverket är passiva enheter behöver de inte strömförsörjning, kan vara immuna mot påverkan av extern elektromagnetisk störning och blixtnedslag, kan uppnå transparent överföring av tjänster och har hög systemtillförlitlighet.PON-nätverk inkluderar huvudsakligen tidsmultiplexande passiva optiska nätverk (TDM-PON) och våglängdsmultiplexande passiva optiska nätverk (WDM-PON).Jämfört med TDM-PON har WDM-PON egenskaperna för användarexklusiv bandbredd och hög säkerhet, och blir det mest potentiella optiska accessnätverket i framtiden.Figur 1 visar blockschemat för WDM-PON-systemet.