動(dòng)態(tài)可重構(gòu)智能微波光波融合系統(tǒng)*

紀(jì)越峰，徐 坤，田慧平，戴一堂，王瑞鑫，申冠生

(北京郵電大學(xué)信息光子學(xué)與光通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京100876)

1 引言

隨著各種新業(yè)務(wù)、新終端和新需求的不斷涌現(xiàn)（如移動(dòng)高速下載、移動(dòng)流媒體、無(wú)壓縮高清視頻、數(shù)字醫(yī)療、射頻標(biāo)識(shí)、傳感、M2M、虛擬現(xiàn)實(shí)等），信息交互方式日新月異,寬帶信息量增長(zhǎng)迅猛，要求網(wǎng)絡(luò)能夠在任意時(shí)刻、任意地點(diǎn)提供任意業(yè)務(wù)的寬帶信息接入服務(wù)。因此，人與物乃至物與物之間隨時(shí)隨地溝通的全新網(wǎng)絡(luò)環(huán)境——寬帶泛在網(wǎng)正在變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，并逐步走進(jìn)人們的生活。微波光子技術(shù)充分利用光子學(xué)低損傳輸、寬帶處理與分布接入的優(yōu)勢(shì)來(lái)滿足寬帶微波信號(hào)的產(chǎn)生、傳輸、處理、控制和組網(wǎng)等需求，以此為基礎(chǔ)的微波光波融合系統(tǒng)充分發(fā)揮了無(wú)線靈活接入和光纖寬帶傳輸?shù)母髯詢?yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)單純無(wú)線技術(shù)和光纖技術(shù)難以完成甚至無(wú)法完成的信息處理與傳輸組網(wǎng)等功能，是未來(lái)接入網(wǎng)絡(luò)的重要發(fā)展趨勢(shì)與有效解決途徑。

圖1 微波光波融合系統(tǒng)概要

如圖1所示的智能微波光波融合系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)包括軟件無(wú)線電中心、微波光子處理中心和遠(yuǎn)端單元。其中，信息源的管理和資源分配在軟件無(wú)線電控制中心實(shí)現(xiàn)；海量信息的分布和感知由微波光子處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；寬帶信息的采集與分發(fā)由遠(yuǎn)端天線單元實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)，基于微波光子技術(shù)的微波光波融合系統(tǒng)的性能已有很大的提高，并且逐步在高速寬帶的無(wú)線接入、衛(wèi)星通信、電子防務(wù)、深空探測(cè)等系統(tǒng)中開(kāi)展應(yīng)用，展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。但是仍然面臨許多挑戰(zhàn)，如：微波光波的高線性轉(zhuǎn)換與幅相控制、光域微波信號(hào)的高精細(xì)處理以及微波光波融合網(wǎng)絡(luò)的組織行為、資源利用與性能優(yōu)化等。

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的分析[1～7]，可以看出，國(guó)內(nèi)外微波光子系統(tǒng)的研究已經(jīng)有了一定的成果，但在解決動(dòng)態(tài)可重構(gòu)的智能微波光波融合系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論以及光波微波融合技術(shù)應(yīng)用方面尚未實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性突破。我國(guó)的國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（以下簡(jiǎn)稱“973”計(jì)劃）適時(shí)啟動(dòng)了相關(guān)研究工作，本項(xiàng)目即按照“973”計(jì)劃的定位與目標(biāo)，針對(duì)動(dòng)態(tài)可重構(gòu)微波光波融合系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)，重點(diǎn)開(kāi)展了微波光子傳輸鏈路、信號(hào)處理、系統(tǒng)建模與構(gòu)建等方面的研究，所取得的相關(guān)研究進(jìn)展介紹如下。

2 微波光子的高性能傳輸鏈路

實(shí)現(xiàn)承載微波信號(hào)的大動(dòng)態(tài)、超寬帶、穩(wěn)相光傳輸是實(shí)現(xiàn)微波光波融合系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.1 大動(dòng)態(tài)微波光子鏈路技術(shù)

通過(guò)探索電域與光域、模擬與數(shù)字傳輸和處理的各自內(nèi)在規(guī)律與聯(lián)系，建立了微波光子鏈路對(duì)多頻段多制式無(wú)線信號(hào)的非線性行為模型，分別提出了基于光域相位操控的線性化、基于記憶多項(xiàng)式的低復(fù)雜度多頻帶數(shù)字預(yù)失真以及基于相位調(diào)制相干檢測(cè)的數(shù)字后補(bǔ)償?shù)却髣?dòng)態(tài)微波光子鏈路中的非線性抑制技術(shù)。