專利名稱：一種全雙工通信的光纖無線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖-無線(Radio-0ver-Fiber，簡稱為R0F)通信技術(shù)，特別是一 種產(chǎn)生載波抑制_差分相移鍵控光載毫米波信號，并實現(xiàn)光纖無線系統(tǒng)的全雙工通信。
背景技術(shù)：
光纖-無線通信技術(shù)采用光纖鏈路來傳輸無線電信號，將寬帶無線通信的可移 動、點對多點接入等特性與光纖通信的超帶寬、高可靠性有機(jī)結(jié)合起來，為大容量、低成本 的無線電信號有線傳輸和超過Gbit/s的超寬帶無線接入提供了理想的解決方案。對于光 纖無線系統(tǒng)，高質(zhì)量光載毫米波的產(chǎn)生是實現(xiàn)通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。近年來，國內(nèi)外研究 人員提出了許多光載毫米波產(chǎn)生方案，比如雙邊帶光載毫米波，單邊帶光載毫米波，載波抑 制光載毫米波。其中的雙邊帶光載毫米波受到光纖色散的影響，信號功率隨傳輸距離的增 加周期性衰減；單邊帶光載毫米波能克服光纖色散影響，但接收靈敏度較低。另外，產(chǎn)生 單/雙邊帶光載毫米波的頻率效率低，均要求提供與光載毫米波的重復(fù)頻率相等的調(diào)制信 號。比較而言，載波抑制光載毫米波則不但接收靈敏度高，而且需要的調(diào)制信號頻率也僅為 光載毫米波重復(fù)頻率的一半。尤其是通過在載波抑制光載毫米波上加載差分相移鍵控信 號(即，產(chǎn)生了載波抑制差分相移鍵控光載毫米波)，可以克服色散導(dǎo)致的碼元波形畸變問 題，提高了毫米波信號的傳輸距離。 經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Qingjiang Chang等人在IEEE Journal of LightwaveTechnology，26(15) :2611-2618 (《IEEE光波技術(shù)》2008)上發(fā)表的Generation MidT:ransmission of Optical Carrier Suppressed-Optical Differential(Qimirature) Phase-Shift Keying (0CS-0D (Q) PSK) Signals in Radio Over Fiber Systems (《光纖無線 系統(tǒng)中載波抑制-差分相移(四相)鍵控信號的產(chǎn)生和傳輸》)中，提及使用雙電極的M-Z 產(chǎn)生載波抑制_差分相移鍵控光載毫米波，并同時實現(xiàn)了上行鏈路的光載波重用、以及上 行毫米波信號的下變頻功能。然而，由于該系統(tǒng)中采用的雙電極M-Z調(diào)制器是基于載波抑 制調(diào)制方式實現(xiàn)的，需要在雙電極M-Z調(diào)制器的上下臂加載一對反相的副載波驅(qū)動信號； 而且也必需配置復(fù)雜的外圍控制電路以消除雙電極M-Z調(diào)制器的直流偏置漂移問題。因此 該系統(tǒng)需要的電器件數(shù)目多，電域上的信號處理比較復(fù)雜。另一方面，由于該系統(tǒng)使用一階 上邊帶進(jìn)行波長重用，因此要配置可調(diào)諧的光帶通濾波器以濾出一階上邊帶，該光帶通濾 波器中心波長及通頻帶的范圍必須能根據(jù)光載毫米波重復(fù)頻率的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，由此導(dǎo)致 了基站的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、缺乏靈活性和擴(kuò)展性。另外，在該系統(tǒng)中較高功率的中心載波并沒有得 到充分的利用，造成了信號功率浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了使用無直流偏置的光相位調(diào)制器和固定 波長的光濾波器就可以產(chǎn)生載波抑制_差分相移鍵控光載毫米波和實現(xiàn)上行鏈路光載波 重用的方法。本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)載波抑制_差分相移鍵控光載毫米波的產(chǎn)生、上行鏈路的光載波重用和上行毫米波信號的下變頻三重功能的全雙工通信的光纖無線系統(tǒng)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下 —種全雙工通信的光纖無線系統(tǒng)，由中心站、基站組成，中心站和基站之間通過光 纖傳輸鏈路連接。 中心站采用基帶信號與射頻正弦波信號混頻產(chǎn)生副載波信號，該副載波信號通過 光相位調(diào)制器調(diào)制激光器輸出的連續(xù)光波，產(chǎn)生光雙邊帶差分相移鍵控信號，將上述光雙 邊帶差分相移鍵控信號進(jìn)行功率放大后通過光纖鏈路傳輸至基站。 基站首先使用光濾波器將光雙邊帶差分相移鍵控信號的一階邊帶和中心載波分
離；通過光分路器將一階邊帶分成上下兩路上路一階邊帶即產(chǎn)生載波抑制-差分相移鍵
控光載毫米波，將其光電轉(zhuǎn)換成下行毫米波信號，并通過天線發(fā)送給無線終端；下路一階邊
帶通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生參考本振信號，該參考本振信號與上行毫米波信號混頻，將上行毫米
波信號下變頻成上行基帶信號；中心載波作為上行鏈路的光載波被上述下變頻得到的上行
基帶信號進(jìn)行重調(diào)制，重調(diào)制后的光信號經(jīng)光纖鏈路傳送回中心站進(jìn)行接收。 本發(fā)明采用光相位調(diào)制器和光濾波器產(chǎn)生載波抑制_差分相移鍵控光載毫米波
信號。由于采用了光相位調(diào)制，可以有效地避免光強(qiáng)度調(diào)制器的直流偏置漂移導(dǎo)致的系
統(tǒng)不穩(wěn)定問題，因此不需要復(fù)雜的外控電路，簡化了光載毫米波的產(chǎn)生裝置、降低了系統(tǒng)成
本。本發(fā)明提出的全雙工光纖無線系統(tǒng)中，在基站使用中心波長固定的光濾波器分離出光
雙邊帶-差分相移鍵控信號的中心載波作為上行鏈路的光載波進(jìn)行重調(diào)制，光濾波器的頻
率范圍不需要根據(jù)調(diào)制信號頻率進(jìn)行調(diào)諧，因此基站的結(jié)構(gòu)更加簡單靈活，基站的擴(kuò)展性
更強(qiáng)。此外，系統(tǒng)的所有信號功率都得到了充分的利用，由于采用光雙邊帶-差分相移鍵控
信號中較大信號功率的中心載波作為上行鏈路的光載波進(jìn)行重調(diào)制，因此，基站不需要外
加光放大裝置對上行光載波進(jìn)行放大，基站的結(jié)構(gòu)更加緊湊，易于集成。


圖l為本發(fā)明中心站示意圖 圖2為本發(fā)明基站示意圖 圖3為本發(fā)明中心站和基站連接示意圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實施方式
。 本發(fā)明的全雙工光纖無線系統(tǒng)由中心站、基站組成，中心站和基站之間通過光纖 傳輸鏈路連接。 如圖l所示，本發(fā)明的全雙工光纖無線系統(tǒng)中心站的各部件及功能說明如下電 混頻器用于混頻雙極性不歸零基帶信號與射頻正弦波信號以產(chǎn)生副載波信號；電放大器用 于放大副載波信號的信號功率；激光器用于產(chǎn)生指定波長的光載波，可以為DFB-LD ;偏振 控制器用于調(diào)節(jié)激光器輸出光載波的偏振態(tài)；光相位調(diào)制器用于產(chǎn)生光雙邊帶_差分相移 鍵控信號；光電接收機(jī)，用于接收上行鏈路的光信號；光環(huán)形器，用于將下行傳輸?shù)墓怆p邊 帶_差分相移鍵控信號發(fā)送至光纖中，同時也接收來自上行鏈路的光信號，并發(fā)送給中心 站的上行鏈路光電接收機(jī)中。
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所述的中心站各部件具體連接方式為激光器的輸出端與偏振控制器的輸入端 用相連；偏振控制器的輸出端與光相位調(diào)制器的輸入端相連；電混頻器的兩輸入端分別輸 入雙極性不歸零基帶信號和射頻正弦波信號，電混頻器的輸出端則與電放大器的輸入端相 連。電放大器的輸出端與光相位調(diào)制器的射頻信號輸入端相連。光相位調(diào)制器的輸出端與 光濾波器的輸入端連接。所述中心站的工作過程是激光器輸出的光載波經(jīng)偏振控制器的 偏振控制后進(jìn)入光相位調(diào)制器；雙極性不歸零基帶信號與射頻正弦波信號通過電混頻器混 頻產(chǎn)生副載波信號；該副載波信號經(jīng)過電放大器放大后輸入到光相位調(diào)制器的射頻端口驅(qū) 動光相位調(diào)制器，產(chǎn)生光雙邊帶_差分相移鍵控信號；所述的光雙邊帶差分相移鍵控信號 通過光環(huán)形器后再經(jīng)過光纖傳輸至基站。 本發(fā)明的全雙工光纖無線系統(tǒng)的基站如圖2所示，各部件及功能說明如下光環(huán) 形器將經(jīng)光纖傳輸后的光雙邊帶_差分相移鍵控信號轉(zhuǎn)發(fā)給光濾波器，同時也將上行光信 號轉(zhuǎn)發(fā)給傳輸光纖以傳送回中心站；光濾波器，用于分離光雙邊帶-差分相移鍵控信號的 中心載波和一階邊帶，可以采用光環(huán)形器+布拉格光纖光柵實現(xiàn)，該布拉格光纖光柵的中 心波長是固定的，也可以采用中心波長固定的雙輸入輸出端的光交錯復(fù)用器；光分路器將 分離后的一階邊帶分成上行兩路；l比特延時干涉儀將上路一階邊帶(即為載波抑制-差 分相移鍵控光載毫米波)轉(zhuǎn)換成載波抑制_幅移鍵控光載毫米波；光電探測器將載波抑 制_幅移鍵控光載毫米波轉(zhuǎn)換成下行毫米波信號；光電探測器將下路一階邊帶光電轉(zhuǎn)換成 參考本振信號；電混頻器將上行毫米波信號與參考本振信號混頻，使上行毫米波信號的下 變頻成上行基帶信號；射頻天線將光電探測器輸出的下行毫米波信號發(fā)送出去，同時接收 無線終端的上行毫米波信號；電光強(qiáng)度調(diào)制器將上行毫米波信號下變頻產(chǎn)生的上行基帶信 號調(diào)制到中心載波上。 所述的基站各部件具體連接方式以及基站的工作過程為光濾波器有兩個輸出端 口，其中的一個輸出端口輸出來自中心站的光雙邊-差分相移鍵控信號的中心載波，與電 光強(qiáng)度調(diào)制器相連。光濾波器的另一個輸出端口輸出光雙邊-差分相移鍵控信號的一階邊 帶，與光分路器連接，光分路器進(jìn)一步將一階邊帶分成上下兩路。分光器也有二個輸出端 口，其一輸出端與1比特延時干涉儀相連，通過1比特延時干涉儀將上路一階邊帶(即為載 波抑制_差分相移鍵控光載毫米波)轉(zhuǎn)換成載波抑制_幅移鍵控光載毫米波。1比特延時 干涉儀輸出端與光電探測器相連，將載波抑制_幅移鍵控光載毫米波轉(zhuǎn)換成下行毫米波信 號。光電探測器可以為PIN光電二極管。光電探測器輸出端與電放大器相連，對下行毫米 波信號進(jìn)行放大。電放大器的輸出端與射頻天線相連，通過射頻天線將下行毫米波信號轉(zhuǎn) 換成無線電波發(fā)送出去。光分路器的另外一個輸出端口與光電探測器直接連接，通過光電 探測器將下路一階邊帶轉(zhuǎn)換成參考本振信號。電混頻器的兩輸入端則分別連接光電探測器 的輸出端和射頻天線。參考本振信號通過電混頻器與射頻天線接收到的上行毫米波信號混 頻，將上行毫米波信號下變頻成上行基帶信號，通過電混頻器的輸出端口輸出。光強(qiáng)度調(diào)制 器的射頻輸入端口與電混頻器的輸出端口連接，下變頻后產(chǎn)生的上行基帶信號通過電光強(qiáng) 度調(diào)制器調(diào)制到光濾波器輸出的中心載波上。光強(qiáng)度調(diào)制器的輸出端口與光環(huán)形器相連， 通過光環(huán)形器將已經(jīng)加載了上行基帶信號的中心載波轉(zhuǎn)發(fā)到傳輸光纖中，通過光纖傳送回 中心站進(jìn)行接收。 本發(fā)明的全雙工光纖無線系統(tǒng)中心站和基站的具體連接如圖3所示，光纖鏈路的一端連接中心站的光環(huán)形器的端口 ，光纖鏈路的另外一端連接基站的光環(huán)形器的端口 。光 纖鏈路采用標(biāo)準(zhǔn)單模光纖SMF-28。
權(quán)利要求
一種全雙工通信的光纖無線系統(tǒng)，由中心站、基站組成，中心站和基站之間通過光纖傳輸鏈路連接，其特征在于a)所述的中心站，采用基帶信號與射頻正弦波信號混頻產(chǎn)生的副載波信號，該副載波信號通過光相位調(diào)制器調(diào)制激光器輸出的連續(xù)光波，產(chǎn)生光雙邊帶差分相移鍵控信號，將上述的光雙邊帶差分相移鍵控信號進(jìn)行功率放大后通過光纖鏈路傳輸至基站；b)所述的基站，首先使用光濾波器將光雙邊帶差分相移鍵控信號的一階邊帶和中心載波分離；通過光分路器將一階邊帶分成上下兩路上路一階邊帶即產(chǎn)生載波抑制差分相移鍵控光載毫米波，將其轉(zhuǎn)換成下行毫米波信號，并通過天線發(fā)送給無線終端；下路一階邊帶產(chǎn)生參考本振信號，該參考本振信號與上行毫米波信號混頻，將上行毫米波信號下變頻成上行基帶信號；中心載波作為上行鏈路的光載波被上述下變頻得到的上行基帶信號進(jìn)行重調(diào)制，重調(diào)制后的光信號經(jīng)光纖鏈路傳送回中心站進(jìn)行接收。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全工通信的光纖無線系統(tǒng)，其特征在于所述的基帶數(shù)據(jù) 信號為雙極性不歸零信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全雙工通信的光纖無線系統(tǒng)，其特征在于所述的光濾波 器可采用兩輸出端口的光交錯復(fù)用器實現(xiàn)，從光交錯復(fù)用器奇數(shù)端輸出的是一階邊帶，偶 數(shù)端輸出的是中心載波；
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全雙工通信的光纖無線系統(tǒng)，其特征在于所述的光濾波 器可采用環(huán)形器結(jié)合布拉格光纖光柵實現(xiàn)，布拉格光纖光柵中透射出來的是一階邊帶，環(huán) 形器端輸出的是中心載波。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全雙工通信的光纖無線系統(tǒng)，其特征在于所述的上路一 階邊帶首先經(jīng)過一個1比特延時干涉儀，將載波抑制差分相移鍵控光載毫米波轉(zhuǎn)換成載波 抑制幅移鍵控光載毫米波，再經(jīng)過光電探測器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后得到下行毫米波信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全雙工通信的光纖無線系統(tǒng)，其特征在于所述的參考本 振信號由下路一階邊帶直接經(jīng)過光電探測器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后得到，并通過電混頻器與上行 毫米波信號混頻，將上行毫米波信號下變頻為上行基帶信號。
7. 根據(jù)權(quán)利1所述的全雙工通信的光纖無線系統(tǒng)，其特征在于，所述的中心載波通過 一個外部強(qiáng)度調(diào)制器被上行基帶信號重調(diào)制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全雙工通信的光纖無線系統(tǒng)。它由中心站、基站組成，中心站和基站之間通過光纖傳輸鏈路連接。中心站采用基帶信號與射頻正弦波信號混頻產(chǎn)生副載波信號，經(jīng)光相位調(diào)制器調(diào)制產(chǎn)生光雙邊帶差分相移鍵控信號，經(jīng)過功率放大后傳至基站。基站將中心站傳輸過來的信號分離；通過光分路器分成上下兩路上路產(chǎn)生載波抑制差分相移鍵控光載毫米波，光電轉(zhuǎn)換成下行毫米波信號，通過天線發(fā)送給無線終端；下路通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生參考本振信號，與上行毫米波信號混頻，下變頻成上行基帶信號；中心載波被上行基帶信號進(jìn)行重調(diào)制，傳送回中心站。本發(fā)明簡化了光載毫米波的產(chǎn)生裝置、降低了成本，結(jié)構(gòu)簡單靈活，擴(kuò)展性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)更加緊湊，易于集成。
文檔編號H04W88/08GK101715249SQ20091031098
公開日2010年5月26日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者劉豐年, 文志誠, 文鴻, 景琴琴, 李長云, 滿君豐 申請人:湖南工業(yè)大學(xué)