CN101001121A - 一种结构简单的光纤无线通信毫米波解调方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种属于光纤无线(Radio－on－Fiber，缩写为ROF)通信系统技术领域中的结构简单毫米波解调方案及系统，将天线接收到的用户移动终端发过来的上行链路的毫米波信号分成二部分，一部分延时一个数据比特周期以下，另一部分不产生延时，再将二部分信号混频后即可将毫米波的数据解调出来。本方案可在全双工光纤无线通信系统中使用，同样可用于光纤无线通信的用户移动终端的毫米波的接收。本发明减少了使用的本振毫米波源数量，节约了系统的代价。

Description

一种结构简单的光纤无线通信毫米波解调方法和系统

(一)技术领域

本发明属于混合光纤-无线通信(Radio-over-Fiber，缩写为ROF)通信系统技术领域。

(二)背景技术

下一代超宽带无线通信技术采用的通信频率将会延伸到毫米波段。但是有二个重要的因素限制了毫米波通信的发展，其一是毫米波信号在空气中传输损耗太大，因而传输距离太短，另外一个因素是由于毫米波通信器件太贵，不利于个人通信。光纤-无线通信系统(Radio-Over-Fiber，简称为ROF)可以解决上述问题。ROF系统包括中心站，(Central Station，缩写为CS)，光纤链路和基站。中心站产生光毫米波并将高速数据信号上传到光毫米波上，带有数据的光毫米波通过光纤发送至基站，在基站中进行光电转换，将光毫米波变成电毫米波，并通过天线发射出去，因此，下行链路中，基站(Base Station，简写为BS)只包含简单廉价的接收器件，即完成光电转换；而在上行链路中，基站的功能是将天线收到的毫米波通过电/光转换变成光信号发送至中心站进行信号的处理。由于单模光纤损耗极低而且传输容量大，将毫米波和高速率数据同时调制到光载波上，可以延长毫米波的传输距离。由于各基站共享中心站的信号处理单元，这样减少了昂贵的信号处理单元数量，从而简化了基站的复杂性和结构，因此光纤-无线通信将会成为解决下一代超宽带无线接入最具有前景的技术。

ROF下行链路光毫米波信号在基站中通过光电转换变成电毫米波，通过天线发送无线电毫米波信号，用户移动终端接收到毫米波信号以后，采用相干解调方法将基带数据信号从毫米波解调出来，如图1所示，这种方法还需采用一个与接收到的毫米波频率相同的本振信号源。这样增加了移动终端的造价。另外，在上行链路中，从移动终端接收到的毫米波也必须经过解调以后，再通过光调制器调制到光载波上，因此上行链路中对毫米波的解调也必须采用一个与接收到的毫米波同频率的本振信号源，这也增加了基站的代价。

为了解决上述问题，我们的方案是：在用户移动终端，当接收到毫米波信号后，分成二路，一路经过一定的延时，另一路为原信号，经过时延的信号与原信号混频后即可解调出基带信号。在上行链路中，天线接收到用户移动终端发送过来的无线电毫米信号后，也可以通过这种方法进行解调，得到基带信号后再调制到光载波上变成上行链路的光信号并发送至基站。这样可进一步降低基站和用户移动终端的成本。

(三)发明内容

针对上述情况，本发明的目的是提供一种简单的毫米波解调方法和能够实现全双工通信的光纤无线混合系统，简化基站和用户移动终端的结构，降低毫米波通信的代价。此方法可用于下行链路移动终端接收毫米波信号并解调，同时也可用于上行链路接收到用户移动终端的毫米波信号并解调出基带信号后再调制到光载波上发送至中心站。

为了实现上述目的，本发明所采用的毫米波解调方法具体方案如下：

在用户移动终端接收到从基站发过来的毫米波信号后，将毫米波信号分成二路，一路经过一定的延时，另一路为原信号，再将二路信号在电混器中进行混频，混频以后的信号即为解调出来的基带数据信号，毫米波信号延时量为基带数据信号的一个比特周期以下。在基站中采用上述方法将通过天线所接收到的移动终端的毫米波信号解调，得到基带信号再调制到光载波上发送到中心站。

为了实现上述目的，本发明还提供了一个结构简单的全双工光纤无线通信系统。具体方案如下：

下行链路中首先在中心站产生光毫米波发送到基站，变成电毫米波通过天线发送到空气中，用户移动终端接收到毫米波信号后对毫米波进行解调恢复基带信号。上行链路中，基站通过天线接收用户端移动终端发送的毫米波信号，再通过解调恢复基带信号后，利用光调制器将基带信号调制到光载波上变成上行链路的光信号，通过光纤链路发送至中心站进行信号处理。这种全双工ROF系统的特点是：在上行链路毫米波接收端和用户移动终端的下行链路中减少了本振毫米波源的数量，使得基站和移动用户终端结构变得简单，且降低成本，使毫米波通信有利于个人通信。

为了实现本发明的目的，在一个实施例中提供了一种毫米波解调装置，其主要包括：

功率分支器，延时器，电混频器，低通滤波器。

功率分支器的主要作用是将电毫米波信号分成二部分；

延时器的主要作用是对毫米波信号进行少于或等于一个比特周期的时间延迟；

电混频器的主要作用是将延时器输出的毫米波信号和未延时的毫米波信号进行混频，解调出基带信号。

低通滤波器的主要作用是滤出基带的数据信号。

为了实现本发明的目的，在一个实施例中所述的全双工光纤无线通信系统，包括：

中心站，其包括：

光毫米波产生模块、上行链路光接收机。光毫米波产生模块用于产生光毫米波并将基带数据信号上传到光毫米波上。

上行链路的光接收机，用于接收上行链路的光信号。

基站，其主要包括：

ROF接收机，用于接收从中心站发送过来的光毫米波，转变成电毫米波信号；

天线，主要用于发送下行链路的毫米波信号，同时接收移动用户终端发送过来的无线电毫米波信号；

上行链路毫米波解调器，主要作用是解调出移动用户的基带数据信号。

为了实现本发明的目的，在另一个实施例中所述的移动用户终端，包括：

毫米波天线，用于接收空气中的无线电毫米波信号。

毫米波解调器，主要用于将基带数据信号解调。

所述的毫米波解调器，其特征在于包括以下工作过程：

由天线收到电毫米波信号后，由功率分支器分成二路，一路通过电延时器进行延时，另一路不经延时处理，二路信号输入到电混频器进行混频，混频器输出的信号经过低通滤波器滤掉噪声后即可得到数字基带信号。

本发明利用毫米波解调方法，不需使用本振毫米波源，节约了基站和移动终端的造价，降低成本，最终使毫米波通信成为个人通信的方式，替代现有的微波通信。

(四)附图说明

图1是传统的毫米波解调方案示意图。

图2是本发明的毫米波解调方案及毫米波接收机示意图。

图3是本发明的全双工光纤无线通信系统示意图；

图中：

1-   天线

111- 天线

1111-天线

2-   本振毫米波信号源

3-   电混频器

4-   可调谐电滤波器

5-   延时器

6-   功率分支器

7-   光毫米波产生模块

8-   下行链路光纤

88-  上行链路光纤

9- ROF接收机

10-毫米波解调模块

11-双工机

12-高频电放大器

13-光调制器

14-激光光源

15-上行链路光接收机

16-中心站

17-基站

(五)具体实施方式

下面结合具体实验例子和附图，对本发明作具体说明。

由图1所示，为现有的毫米波解调方案。它包括：天线1，用于接收毫米波无线信号，本振毫米波源2，用于产生频率为天线接收到的无线电毫米波同频率的毫米波，混频器3用于将本振毫米波与天线接收到的无线毫米波信号进行混频，解调出基带数据信号。低通滤波器4，用于将基带数据信号滤波。

由图2所示，本发明的毫米波解调方案及毫米波接收机，它包括天线111，用于接收无线电毫米波信号，功率分支器6，用于将接收到的毫米波信号分成二路；一路进入延时器5中进行延时，延时量为少于一个数据比特周期，延时的毫米波信号进入电混频器3。另一路直接进入电混频器3中。当二路信号在电混频器3中混频后，即可将基带信号解调出来，经过低通滤波器4滤波后即可得到基带数据信号。

由图2中，功率分支器6，延时器5，电混频器3，低通滤波器4构成了本发明所述的毫米波解调器10，完成毫米波解调功能。

由图2所述的毫米波解调模块与用户移动终端的毫米波接收机的结构一致。

由图3所示，利用本发明的所述的毫米波解调方法所构成的全双工光纤无线通信系统示意图，其包括：中心站16，基站17，上行链路光纤8，下行链路光纤88。

所述的全双工光纤无线通信系统包括中心站16，主要作用是产生下行链路光毫米波及接收和处理上行链路的数据信号，中心站主要包括光毫米产生模块7，其作用是产生光毫米波；上行链路光接收机15，主要作用是接收上行链路中由基站发送过来的上行链路的光信号。

本发明所述的基站17，主要作用是接收中心站发送过来的下行链路光毫米波信号，将光毫米波转化为电信号并通过天线发射出去；将从移动用户端接收到的上行链路信号调制到光载波上并发送到中心站进行处理。

基站17主要包括下行链路接收机9，主要作用是接收从中心站发Z送过来的光毫米波信号并进行光电转换变成电毫米波后再进行放大，发送至毫米波天线1111；毫米波天线1111，其主要作用是接收用户移动终端的毫米波信号；双工机11主要用于双工收发，将下行链路的信号传送至天线，以及从天线接收上行链路的信号接入到基站中的毫米波解调模块10进行解调；毫米波解调模块10，主要用于对上行链路的毫米波进行解调变成基带数据信号。高频电放大器12，主要对解调出来的基带信号进行放大。光调制器13，主要是用于将上行链路的中由毫米波解调模块解调出来的数据信号调制到上行链路光载波上，并发送至中心站进行处理。激光光源14，主要用于产生上行链路的光载波。本发明上行链路的光载波可以来自于下行链路发送过来的光载波，也可以是激光器产生的光载波。

本发明中的所述的毫米波解调方案及系统适合于频率为1～100GHZ以及其它频率的光纤传输无线信号。

本发明的毫米波解调模块使得基站和用户移动终端结构简单、造价便宜。

总之，本发明的优点是能降低光纤无线通信系统的成本，使得ROF系统整体结构简单，尽量减少所使用的元器件的数量，容易实现。

Claims (5)

1、一种毫米波解调方法，用于光纤无线通信系统中的上行链路中天线接收到的毫米波的解调，同时也可用于用户移动终端对接收到的毫米波进行解调。其特征在于所述的方法包括以下步骤：

将接收到的毫米波信号分成二路，一路延时处理，另一路不作延时处理。

利用电混频方法，将延时的毫米波与未延时的毫米波进行混频。混频后的信号再通过低通滤波器即可解调基带信号。

2、根据权利1所述的方法，其征在于毫米波延时量为少于一个数据比特周期。

3、根据权利1所述的毫米波解调方法，其特征在于：将延时的毫米波与未延时的毫米波混频进行解调。

4、一种全双工光纤无线通信系统和用户移动终端，其特征在于：采用了权利1毫米波解调方法。

5、由权利1-4所所述的毫米波解调方案及系统适合于频率为1～100GHZ以及其它频率的光纤无线通信系统。

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