基于多幅度平衡預編碼和光載波抑制的光生矢量毫米波裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光載無線通信系統(tǒng)技術領域，具體涉及一種光生矢量毫米波裝置。
【背景技術】
[0002]光載無線(Rad1-over-Fiber，縮寫為RoF)技術具有大帶寬、高移動性和低傳輸損耗等諸多優(yōu)勢，有望應用在未來的寬帶無線通信中。與此同時，先進矢量信號調制與數(shù)字信號處理的結合，能夠將數(shù)據(jù)信息編碼到一個載波的同相和正交相分量上，已經作為一種改善設備帶寬效率和系統(tǒng)頻譜效率的有效方式獲得科研界愈來愈多的關注和研究。因此先進矢量信號調制和光載無線技術的結合能夠有效地解決頻譜資源不足的迫切問題，從而大大地增加無線傳輸速率?？蒲薪缫呀浱岢隽烁鞣N各樣的先進技術用以實現(xiàn)能夠產生和傳輸采用先進矢量信號調制的射頻載波的光載無線系統(tǒng)。外部強度調制技術基于外部強度調制器生成的邊帶間的外差拍頻來實現(xiàn)，該外部強度調制器由一個射頻信號來驅動。外部強度調制技術可以為光載無線系統(tǒng)提供高穩(wěn)定度高純度的射頻載波，并且射頻載波的頻率僅取決于射頻驅動信號。并且，外部強度調制技術和光載波抑制(Optical CarrierSuppress1n,縮寫為0CS)技術的結合可以在實現(xiàn)光倍頻的同時降低對發(fā)送端電器件和光器件的帶寬要求。最近我們已經提出并實驗性地證實了基于光載波抑制技術和不平衡預編碼(Imbalanced Precoding)技術的光生矢量毫米波方案【X.Li, J.Yu, J.Zhang, J.Xiao, Z.Zhang, Y.Xu, and L.Chen, “QAM vector signal generat1n by opticalcarrier suppress1n and precoding techniques,，，IEEE Photonics TechnologyLetters 27(18)，1977-1980 (2015)】。此方案具有結構簡單、成本高效等優(yōu)點。但是不平衡預編碼后的發(fā)送星座圖的星座點均位于第一和第二象限，由此導致的縮小的歐氏距離和星座點的不均勻分布使得接收端恢復出來的星座圖的星座圖分布不均勻，從而降低了系統(tǒng)性能。為了解決這個問題，我們進一步提出了平衡預編碼(Balanced Precoding)技術【Y.Wang, Y.Xu, X.Li, J.Yu, and N.Chi, “Balanced precoding technique forvector signal generat1n based on 0CS，，， IEEE Photonics Technology Letters 27
(13)，2469-2472 (2015)】。平衡預編碼后的發(fā)送星座圖的星座點均勻地分布于四個象限中。我們還通過實驗證實了在基于光載波抑制的光生矢量毫米波方案中引入平衡預編碼技術，可以改善接收機靈敏度，并使接收端恢復出來的星座圖具有較均勻的星座點分布。采用上述平衡預編碼和不平衡預編碼得到的發(fā)送星座圖的星座點均具有恒定的幅度，平衡預編碼星座點間的歐氏距離和不平衡預編碼星座點間的最小歐式距離相同。即平衡預編碼和不平衡預編碼均具有歐氏距離縮小的問題，這會限制系統(tǒng)性能的改善。
[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種多幅度平衡預編碼方案，多幅度平衡預編碼后的星座圖不僅具有均勻的星座點分布，并且由于預編碼星座點具有兩種不同的幅度，使得多幅度平衡預編碼后的星座圖的歐氏距離與上述恒定幅度平衡/不平衡預編碼相比有所增加，因此在基于光載波抑制的光生矢量毫米波方案中引入多幅度平衡預編碼技術可以實現(xiàn)系統(tǒng)性能的更好改善。同時本發(fā)明還提供了一種基于多幅度平衡預編碼和光載波抑制的光生矢量毫米波裝置，它可以實現(xiàn)高穩(wěn)定度、高純度和高性能的正交相移鍵控(Quadrature Phase Shift Keying,縮寫為QPSK)調制的電矢量毫米波的產生，具有結構簡單、執(zhí)行簡易、成本高效、系統(tǒng)性能良好等優(yōu)點。

【發(fā)明內容】

[0004]針對上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種多幅度的平衡預編碼方法，并提供基于該多幅度平衡預編碼方法和光載波抑制的光生矢量毫米波裝置，它具有結構簡單、執(zhí)行簡易、成本高效、系統(tǒng)性能良好等優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明提供多幅度的平衡預編碼方法，能夠應用于基于光載波抑制的光生矢量毫米波結構中，以實現(xiàn)高穩(wěn)定度、高純度和高性能的正交相移鍵控調制的電矢量毫米波的產生，方法的具體步驟具體如下:
假定常規(guī)正交相移鍵控符號的星座點具有恒定的幅度(歸一化為I)和四類不同的相位(分別為:V4，3π/4，5V4，7π/4)。對常規(guī)正交相移鍵控符號執(zhí)行多幅度平衡預編碼，其星座點相位和幅度的變化將遵循如下規(guī)律:
(1)預編碼后的星座點相位是常規(guī)正交相移鍵控符號星座點相位的1/2，或常規(guī)正交相移鍵控符號星座點相位的1/2外加31，即(jr/8+ηπ，3π/8+ηπ, 5π/8+ηπ, 7π/8+ηπ)，這里η隨機取O或I;
(2)預編碼后的星座點有兩種不同的幅度，預編碼相位為(3π/8+ηπ，7π/8+ηπ)的星座點的幅度為1(或(1+31/2)/21/2)，預編碼相位為(π/8+ηπ，5π/8+η:π)的星座點的幅度為(1+31/2)/21/2(或 I)。
[0006]本發(fā)明提供的基于上述多幅度平衡預編碼方法的光生矢量毫米波裝置，其結構包括:
一個發(fā)送端離線數(shù)字信號處理模塊，用于按上述多幅度平衡預編碼方法而生成多幅度平衡預編碼的攜帶正交相移鍵控數(shù)據(jù)的射頻驅動信號；
一個數(shù)模轉換器模塊，用于執(zhí)行預編碼射頻驅動信號的數(shù)模轉換；
一個電放大器，用于放大預編碼射頻驅動電信號；
一個單模激光器，用于產生單模連續(xù)波長光載波；
一個單驅動馬赫增德爾調制器，用于將預編碼射頻驅動電信號調制到激光器輸出的光載波上，以提供兩條頻率間隔為射頻驅動頻率兩倍的一階子載波；
一個直流偏置電壓源，用于為單驅動馬赫增德爾調制器提供偏置電壓；
一個單端光電二極管，用于實現(xiàn)光調制器生成的兩條一階子載波的外差拍頻，以生成電矢量毫米波信號；
一個模數(shù)轉換器模塊，用于實現(xiàn)生成的電矢量毫米波信號的模數(shù)轉換；
發(fā)送端離線數(shù)字信號處理模塊生成多幅度平衡預編碼的攜帶正交相移鍵控數(shù)據(jù)的射頻驅動信號；生成的預編碼射頻驅動信號經數(shù)模轉換器模塊執(zhí)行數(shù)模轉換后，再經電放大器進行功率放大;放大后的預編碼射頻驅動信號用于驅動工作于光載波抑制方式的單驅動馬赫增德爾調制器，調制產生于一個單模激光器的連續(xù)波長光載波，單驅動馬赫增德爾調制器的輸出為兩條一階子載波，其頻率間隔為預編碼射頻驅動頻率的兩倍;生成的兩條一階子載波經由單端光電二極管執(zhí)行外差拍頻，從而生成載波頻率為射頻驅動頻率兩倍的電矢量毫米波信號，單端光電二極管探測到的信號相位信息與常規(guī)的正交相移鍵控符號相位相同，單端光電二極管探測到的信號具有兩種不同的幅度，幅度的大小取決于單驅動馬赫增德爾調制器的調制指數(shù)、階數(shù)為I的第一類貝塞爾函數(shù)、光電二極管靈敏度等，相位為(V4，5π/4)的星座點位于外環(huán)上，相位為(3π/4, 7π/4)的星座點位于內環(huán)上(亦或相位為(V4，5V4)的星座點位于內環(huán)上，相位為(3V4，7V4)的星座點位于外環(huán)上)；模數(shù)轉換器模塊對生成的電矢量毫米波信號進行模數(shù)轉換，再經基于恒模算法(Constant ModulusAlgorithm,縮寫為CMA)均衡的離線數(shù)字信號處理模塊處理，從中恢復出原始的正交相移鍵控數(shù)據(jù)。
[0007]本發(fā)明采用新穎的多幅度平衡預編碼方案，基于一個單驅動的馬赫增德爾調制器和一個單端光電二極管，實現(xiàn)了高穩(wěn)定度高純度良好性能的矢量毫米波信號的生成，并具有結構簡單、成本高效、執(zhí)行簡易等優(yōu)點。其在光載無線通信系統(tǒng)中的應用可以簡化光載無線通信系統(tǒng)架構，降低光載無線通信系統(tǒng)成本。
[0008]本發(fā)明的多幅度平衡預編碼方法以及基于多幅度平衡預編碼和光載波抑制的光生矢量毫米波裝置，適合于U、V、W等多種不同頻段的光載無線通信系統(tǒng)。
[0009]其在光載