專利名稱：一種光學四倍頻毫米波光載無線通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光載無線通信領(lǐng)域，特別是涉及一種基于0FDM-16QAM的光學四倍頻毫米波光載無線通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線通信有限的頻譜資源和有限的傳輸距離使它的發(fā)展受到很大的限制，如何有效利用光通信與無線通信的優(yōu)勢，實現(xiàn)光通信與無線通信的融合將成為未來通信的發(fā)展方向。無線通信在40GHz 60GHz附近高頻段的頻譜資源豐富，而且不需要頻率使用授權(quán)， 如果將其作為無線信號載波頻率，足夠?qū)崿F(xiàn)超寬帶的無線通信的業(yè)務需求，因此光載無線通信(簡稱“RoF”)技術(shù)應運而生。RoF系統(tǒng)中運用光纖作為基站(簡稱“BS”)與中心站(簡稱“CS”)之間的傳輸鏈路，直接利用光載波來傳輸射頻信號。光纖僅起到傳輸?shù)淖饔茫粨Q、控制和信號的再生都集中在中心站，基站僅實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，這樣，可以把復雜昂貴的設備集中到中心站點，讓多個遠端基站共享這些設備，減少基站的功耗和成本，實現(xiàn)大容量、低成本的射頻信號的有線傳輸、超寬帶的無線接入。RoF是當今世界的研究熱點之一。RoF是光纖射頻通信或射頻光纖鏈路的簡稱，它涉及了固定無線通信(無線接入網(wǎng)和無線局域網(wǎng))和移動無線通信。在學術(shù)上RoF屬于副載波復用光纖通信技術(shù)，是把攜帶信息的射頻調(diào)制到光波上進行傳輸，因此是典型的射頻與光波結(jié)合技術(shù)，它涉及用光波方法產(chǎn)生射頻，用射頻調(diào)制光波，通過光纖傳輸已調(diào)光波， 把射頻從光波上解調(diào)下來等一系列變換。正交頻分復用OFDM是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，OFDM技術(shù)以其抗干擾能力強、頻譜利用率高、傳輸容量大等特點被公認為4G的核心技術(shù)。毫米波RoF作為無線信號在光纖媒介中的傳輸技術(shù)也被認為是4G網(wǎng)絡的組網(wǎng)技術(shù)之一，因此，OFDM和RoF技術(shù)都是4G研究熱點，現(xiàn)有的在毫米波RoF信號生成系統(tǒng)中采用OFDM調(diào)制方式研究還比較少，所以需要發(fā)明一種OFDM調(diào)制方式的光學倍頻毫米波RoF信號生成系統(tǒng)，它不僅從光波產(chǎn)生毫米波， 同時又把OFDM信號調(diào)制到毫米波上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有毫米波生成技術(shù)系統(tǒng)復雜、成本高昂、基站與移動端都需要毫米波本振源，從而提供一種結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，成本低廉基于0FDM-16QAM 的光學四倍頻毫米波光載無線通信系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種光學四倍頻毫米波光載無線通信系統(tǒng)，包括中心站、基站和下行鏈路光纖，所述的中心站和基站通過下行鏈路光纖連接，所述中心站包括用光纖依次串接的激光器、雙電極馬赫-曾德爾光調(diào)制器和摻鉺光纖放大器；所述雙電極馬赫-曾德爾光調(diào)制器用于產(chǎn)生含有余弦微波信號的四次諧波邊頻分量，并攜帶0FDM-16QAM數(shù)據(jù)信息；所述基站用于接收含有余弦微波信號的四次諧波邊頻分量和攜帶的0FDM-16QAM數(shù)據(jù)信息，通過對接收到的信號進行調(diào)節(jié)偏壓、濾波和放大，得到可供天線發(fā)射的0FDM-16QAM調(diào)制的毫米波信號。所述基站包括光探測器、前置低噪聲放大器、功分器、第一帶通濾波器、第一毫米波放大器、毫米發(fā)射波天線、第二帶通濾波器和第二毫米波放大器；所述的光探測器的光輸入端通過下行鏈路光纖與所述摻鉺光纖放大器相連，用于接收含有余弦微波信號的四次諧波邊頻分量和攜帶的0FDM-16QAM數(shù)據(jù)信息，所述光探測器的電輸出端與所述的前置低噪聲放大器的輸入端相連；所述的前置低噪聲放大器的輸出端與所述的功分器的輸入端相連；所述的功分器的第一輸出端與第一帶通濾波器的輸入端相連，所述的第一帶通濾波器與第一毫米波放大器的輸入端相連，所述的第一毫米波放大器的輸出端與所述的毫米發(fā)射波天線相連；所述的功分器的第二輸出端與第二帶通濾波器的輸入端相連，所述的第二帶通濾波器的輸出端與所述的第二毫米波放大器的輸入端相連；所述的第二毫米波放大器的輸出信號作為用于為上行解調(diào)提供參考本振。所述雙電極馬赫-曾德爾光調(diào)制器的一條臂上的RF電極與余弦信號源相連，另一條臂上的RF電極與0FDM-16QAM中頻信號源相連，接有所述余弦信號源的臂上的偏壓電極接地，接有所述0FDM-16QAM中頻信號源的臂上的偏壓電極接電壓源。所述用于串接激光器、雙電極馬赫-曾德爾光調(diào)制器和摻鉺光纖放大器的光纖為保偏光纖。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果本發(fā)明與以往的光學倍頻法相比，省去了光強度調(diào)制器IM，核心部件只需要一個雙電極馬赫-曾德爾(簡稱“Mach-Zehnder”)光調(diào)制器，同時，傳統(tǒng)的RoF系統(tǒng)中心站中需要使用光濾波器，該系統(tǒng)不使用任何光濾波器，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。利用Mach-Zehnder光調(diào)制器天生所具有的非線性來產(chǎn)生高次諧波，與以往OCS (光載波抑制法)使用一次邊帶產(chǎn)生毫米波相比，本方案利用高次邊帶，使得所需微波源的振蕩頻率更低，從而降低了系統(tǒng)的成本。本發(fā)明不但同時完成了下行已調(diào)信號和上行本振信號的生成，而且產(chǎn)生了多個掃描微波諧波通道，為系統(tǒng)的進一步擴容打下了基礎(chǔ)。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；圖2是40GHz載波與37. 5GHz 0FDM-16QAM毫米波信號頻譜圖；圖3是37. 5GHz 0FDM-16QAM毫米波信號頻譜圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明的涉及一種基于0FDM-16QAM的光學四倍頻毫米波光載無線通信系統(tǒng)，如圖1所示，包括中心站1、基站2和下行鏈路光纖3，所述的中心站1和基站2通過下行鏈路光纖3連接。
所述中心站1包括用光纖依次串接的激光器11、雙電極馬赫-曾德爾光調(diào)制器12 和摻鉺光纖放大器16。雙電極馬赫-曾德爾光調(diào)制器12用于產(chǎn)生含有余弦微波信號的四次諧波邊頻分量，并攜帶0FDM-16QAM數(shù)據(jù)信息。其中，所述雙電極馬赫_曾德爾光調(diào)制器 12的一條臂上的RF電極與余弦信號源13相連，另一條臂上的RF電極與0FDM-16QAM中頻信號源14相連，接有所述余弦信號源13的臂上的偏壓電極接地，接有所述0FDM-16QAM中頻信號源14的臂上的偏壓電極接電壓源15。用于串聯(lián)激光器11、雙電極馬赫-曾德爾光調(diào)制器12和摻鉺光纖放大器16的光纖可以選用保偏光纖。所述基站2用于接收含有余弦微波信號的四次諧波邊頻分量和攜帶的 0FDM-16QAM數(shù)據(jù)信息，通過對接收到的信號進行調(diào)節(jié)偏壓、濾波和放大，得到可供天線發(fā)射的0FDM-16QAM調(diào)制的毫米波信號。基站2包括光探測器21、前置低噪聲放大器22、功分器 23、第一帶通濾波器M、第一毫米波放大器25、毫米發(fā)射波天線沈、第二帶通濾波器27和第二毫米波放大器觀；所述的光探測器21的光輸入端通過下行鏈路光纖3與所述摻鉺光纖放大器16相連，用于接收含有余弦微波信號的四次諧波邊頻分量和攜帶的0FDM-16QAM數(shù)據(jù)信息，所述光探測器21的電輸出端與所述的前置低噪聲放大器22的輸入端相連；所述的前置低噪聲放大器22的輸出端與所述的功分器23的輸入端相連；所述的功分器23的第一輸出端與第一帶通濾波器M的輸入端相連，所述的第一帶通濾波器M與第一毫米波放大器25的輸入端相連，所述的第一毫米波放大器25的輸出端與所述的毫米發(fā)射波天線沈相連；所述的功分器23的第二輸出端與第二帶通濾波器27的輸入端相連，所述的第二帶通濾波器27的輸出端與所述的第二毫米波放大器觀的輸入端相連；所述的第二毫米波放大器 28的輸出信號作為用于為上行解調(diào)提供參考本振。以下對本發(fā)明的原理作進一步的闡述。如圖1所示，在中心站1，激光器11發(fā)出的單頻激光通過保偏尾纖與一個雙電極 Mach-Zehnder光調(diào)制器12的輸入端相連，雙電極Mach-Zehnder調(diào)制器12的一條臂上的 RF電極加上由一個余弦微波信號源13輸出的余弦微波信號，在另一條臂上的RF電極加上由一個0FDM-16QAM信號源14輸出的中頻0FDM-16QAM信號，將雙電極Mach-Zehnder光調(diào)制器12加余弦微波信號的那條臂上的偏壓電極接地，在雙電極Mach-Zehnder光調(diào)制器12 加基帶信號的那條臂上的偏壓電極加上直流偏壓15。假設雙電極Mach-Zehnder光調(diào)制器兩臂時延差τ = 0，此時其輸出光波電場表達式為E1 = Ecexp [jwct+j β cos (wst) ] +Ecexp [jwct+jm (t) + j Φ ]其中，Ε。為光波電場振幅；W。為光波的中心角頻率；ws為微波信號角頻率；β為調(diào)相指數(shù)，β = ^1/^ 是微波信號振幅，^為調(diào)相器半波電壓，Φ為偏壓電極上產(chǎn)生的
附加相位，Φ = nVd。/X ；m(t)為調(diào)制信號，游 ω = π。；: ，Sofdm (t)為中頻 0FDM-16QAM信號。將雙電極Mach-Zehnder光調(diào)制器12輸出的光信號經(jīng)摻鉺光纖放大器16放大后， 由下行鏈路光纖3傳輸?shù)交?，光探測器21檢測光強度，形成光電流id(t)，表達式如下id{i)^\-REx{i)Ex{i)*
權(quán)利要求
1.一種光學四倍頻毫米波光載無線通信系統(tǒng)，包括中心站(1)、基站( 和下行鏈路光纖(3)，所述的中心站(1)和基站( 通過下行鏈路光纖C3)連接，其特征在于，所述中心站 (1)包括用光纖依次串接的激光器(11)、雙電極馬赫-曾德爾光調(diào)制器(1 和摻鉺光纖放大器(16)；所述雙電極馬赫-曾德爾光調(diào)制器(1 用于產(chǎn)生含有余弦微波信號的四次諧波邊頻分量，并攜帶0FDM-16QAM數(shù)據(jù)信息；所述基站(2)用于接收含有余弦微波信號的四次諧波邊頻分量和攜帶的0FDM-16QAM數(shù)據(jù)信息，通過對接收到的信號進行調(diào)節(jié)偏壓、濾波和放大，得到可供天線發(fā)射的0FDM-16QAM調(diào)制的毫米波信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學四倍頻毫米波光載無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述基站( 包括光探測器(21)、前置低噪聲放大器(22)、功分器(23)、第一帶通濾波器(M)、 第一毫米波放大器(25)、毫米發(fā)射波天線( )、第二帶通濾波器(XT)和第二毫米波放大器08)；所述的光探測器的光輸入端通過下行鏈路光纖C3)與所述摻鉺光纖放大器 (16)相連，用于接收含有余弦微波信號的四次諧波邊頻分量和攜帶的0FDM-16QAM數(shù)據(jù)信息，所述光探測器的電輸出端與所述的前置低噪聲放大器0 的輸入端相連；所述的前置低噪聲放大器02)的輸出端與所述的功分器03)的輸入端相連；所述的功分器03) 的第一輸出端與第一帶通濾波器04)的輸入端相連，所述的第一帶通濾波器04)與第一毫米波放大器0 的輸入端相連，所述的第一毫米波放大器(2 的輸出端與所述的毫米發(fā)射波天線06)相連；所述的功分器的第二輸出端與第二帶通濾波器(XT)的輸入端相連，所述的第二帶通濾波器(XT)的輸出端與所述的第二毫米波放大器08)的輸入端相連；所述的第二毫米波放大器08)的輸出信號作為用于為上行解調(diào)提供參考本振。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學四倍頻毫米波光載無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述雙電極馬赫-曾德爾光調(diào)制器(12)的一條臂上的RF電極與余弦信號源(13)相連，另一條臂上的RF電極與0FDM-16QAM中頻信號源(14)相連，接有所述余弦信號源的臂上的偏壓電極接地，接有所述0FDM-16QAM中頻信號源的臂上的偏壓電極接電壓源(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學四倍頻毫米波光載無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述用于串接激光器(11)、雙電極馬赫-曾德爾光調(diào)制器(1 和摻鉺光纖放大器(16)的光纖為保偏光纖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學四倍頻毫米波光載無線通信系統(tǒng)，包括中心站、基站和下行鏈路光纖，所述的中心站和基站通過下行鏈路光纖連接，所述中心站包括用光纖依次串接的激光器、雙電極馬赫-曾德爾光調(diào)制器和摻鉺光纖放大器；所述雙電極馬赫-曾德爾光調(diào)制器用于產(chǎn)生含有余弦微波信號的四次諧波邊頻分量，并攜帶OFDM-16QAM數(shù)據(jù)信息；所述基站用于接收含有余弦微波信號的四次諧波邊頻分量和攜帶的OFDM-16QAM數(shù)據(jù)信息，通過對接收到的信號進行調(diào)節(jié)偏壓、濾波和放大，得到可供天線發(fā)射的OFDM-16QAM調(diào)制的毫米波信號。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，成本低廉。
文檔編號H04B10/12GK102324979SQ20111026655
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者陳小立, 陳翔 申請人:東華大學