多域联动的多频段多制式光纤无线融合接入系统研究

Recently, the wireless communications community has envisioned an evolution road to future green wireless access networks to address the increasingly severe problems in terms of power dissipation, cost and efficiency etc. The coexistence of multi-standard multi-band wireless communication systems and distributed architecture represent the future direction of wireless access networks, but impose great challenges on fiber-wireless integrated access systems. The topic of this project belongs to an interdisciplinary research field and agrees well with the “broadband China” strategy. This project is expected to develop an architecture of fiber-wireless integrated access systems capable of multi-domain joint resource management. The fundamental theory and key technologies will be investigated for multi-standard multi-band integrated fiber-wireless access systems. This project involves the following new issues: (1) integrated remote antenna unit composed of broadband microstrip antenna and universal duplexing device, (2) high-fidelity low-cost fiber link transmitting multi-band and multi-antenna radio signals, (3) multi-domain joint dynamic management of resources with diverse granularities in fiber-wireless converged access systems. Based on radio-over-fiber and software-defined radio technologies, a unified verification platform will be built for fiber-wireless integrated access systems capable of multi-domain joint resource management. Finally, the deliverables of this project are hoped to provide solid knowledge and technical supports for the development and deployment of fiber-wireless converged access systems.

近来，无线通信领域针对功耗、成本和效率等方面的问题提出了无线接入网绿色演进路线，多频段多制式异构共存与分布式网络架构是未来的发展趋势。本项目立足交叉学科领域前沿和国家宽带战略需求，紧密围绕多频段多制式异构共存与分布式网络架构对光纤无线融合接入系统的新要求和新挑战，提出一体化多域联动光纤无线融合接入系统架构，拟深入研究兼容多制式多频段的光纤无线融合接入系统基础理论与关键技术，主要包括：1）基于宽带微带天线和通用双工装置的一体化远端天线单元；2）多频段和多天线无线信号高保真低成本光纤传输链路；3）光纤无线融合接入系统中各粒度资源的多域联动管理。基于光载无线技术和软件无线电平台，构建一体化多域联动光纤无线融合接入系统验证平台，最终为分布式光纤无线融合接入系统的发展和应用提供重要的理论依据和技术支撑。

面对“宽带泛在”信息接入的国家需求，多频段多制式异构共存与分布式网络架构被认为是未来演进的必然趋势，本项目提出了一体化多域联动光纤无线融合接入系统架构，旨在解决的技术难点包括：1）多模一体的远端射频光前端技术；2）多维高效的射频光传输链路技术；3）光纤无线多域联动的资源管理系统。通过从模型、机理和方法等多个层面取得如下成果：.1）设计提高了微带贴片天线的增益和相对带宽，实现了包括LTE、WCDMA、TD-SCDMA等常用无线通信工作频段全覆盖。首次设计实现了基于肖特基二级管集成微波六端口网络的新型高性能射频收发前端，实现了同时多模一体前端收发，并与光纤链路实现高效互联。.2） 将模式群组复用机制引入ROF链路，利用光子灯笼和多模光纤的固有模式色散“放大”分集效果，增大复用增益，首次实现无线MIMO信号1km标准OM3多模光纤的传输；提出基于多维记忆多项式的多维预失真技术，并引入人工神经网络技术成功解决由于信道非线性失真造成的多用户间干扰难题。.3）成功研制国内首套软件定义的宽带通用射频光前端系统，并搭建了支持无线多业务混合光传输、射频光交换与可重构组网的微波光波融合接入系统平台。系统端口规模4x8，工作频段覆盖L、S、Ku、Ka，子信道带宽15-120MHz可变，各接收、发射端口工作频段、发射功率软件可定义。在分布式天线架构下，对其功能进行动态分割，联合考虑功率、移动终端QoS要求和资源约束等情况，提出并实现了多维资源分配。.在执行项目期间，发表SCI收录文章51篇（影响因子大于2），EI收录文章20篇；培养博士生11人，硕士生18人；申请发明专利23项；研制国内首套光载无线交换机及其分布式天线网络系统，并成功实现产业化应用；成果应用于中国海事巡视船海巡31船无线接入系统、嫦娥三号卫星、北斗导航卫星精密轨道测控；成果获 2016年度中国光学工程学会科技创新奖一等奖；主办国际学术会议 2次；项目负责人获“杰青”和“万人领军”人才项目资助，项目骨干1人入选北京市科技新星计划。