CN101217316B - 基于马赫曾德尔调制器的ofdm光纤无线通信方法及系统 - Google Patents
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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采用相位调制器产生光毫米波同时传输正交频分复用(OFDM)信号的光纤无线通信系统。本发明利用相位调制器产生光毫米波，具有的较高可靠性和廉价特性，结构简单、易于实现。本发明采用将OFDM信号通过相位调制上传到光毫米波上，延长了光纤传输距离。
Description
(一)技术领域
本发明属于光纤-无线(Radio-over-Fiber，缩写为ROF)通信系统技术中毫米波的产生及长距离的信号传输领域。
(二)背景技术
未来的无线接入系统无疑将会延伸到毫米波段，由于毫米波信号在空气中传输距离短，且毫米波电子器件较为昂贵，目前的无线接入方式不能适应毫米波通信的要求。光纤-无线通信系统(Radio-Over-Fiber System，简称为ROF系统)将会成为解决宽带无线接入最有前景的技术。ROF系统是在中心站中将毫米波和数据信号同时上传到光载波上，并传输至基站，在基站中只需进行光电转换和放大，将数据信号通过天线发送到用户端并通过天线接受用户的上行信号，因而基站的结构可变得简单。因而ROF系统可以以最低的价格满足光毫米波通信的要求。
光毫米波的产生是降低造价和提高ROF系统性能的关键技术之一。至今为止，已提出的光毫米波的产生的方法有三种：直接强度调制，外部调制和远程外差。其中外部调制因其可以产生稳定的毫米波且其造价简单而被广泛采用。光纤通信面临着色散(CD)和偏振模色散(PMD)两大问题。传统上，色散可以被色散补偿光纤(DCF)补偿；由于偏振模色散(PMD)的动态性，所以至今没有有效的方法补偿。
为了解决上述问题，我们的方案是在光纤-无线通信系统中心站单元采用一个射频(RF)信号与OFDM电信号混频，通过马赫曾德尔相位调制器直接调制光信号，其中OFDM电信号是OFDM电信号产生单元将基带数据信号转换产生。
OFDM技术已在宽带数据通信和无线通信等领域中广泛应用。OFDM技术具有高的频谱效率、对时延扩张免疫、可以抗频率选择性衰落、信道均衡简单等特点。OFDM技术中的信道均衡可以运用到光纤通信。信道均衡加上信道编码可以帮助抑制色散(CD)和偏振模色散(PMD)。OFDM的高频谱效率也可以提高信号带宽的利用率。
因此基于OFDM电信号调制的光信号在光纤中可以被传的更远，实现长距离通信。在光纤-无线通信系统远端基站单元采用一个可调谐滤波器滤除调制信号的中心载波；通过OFDM电信号检测解调单元，先解调出OFDM电信号，再将OFDM电信号转换为下行基带数据信号。
基于OFDM电信号调制的光纤-无线通信系统可以有效的抑制色散(CD)和偏振模色散(PMD)，同时可以提高信道带宽的利用率，实现稳定的、长距离的通 信。
(三)发明内容
本发明针对上述情况，有效的解决了光纤通信中的色散和偏振模色散方面所存在的问题，将一个射频(RF)信号与OFDM电信号混频，通过马赫曾德尔相位调制器直接调制光信号，其中OFDM电信号由OFDM电信号产生单元产生，其功能是将基带数据信号转换成OFDM电信号进行下行传输；调制信号经掺铒光纤放大器进行分段功率放大后，经光纤链路传送至远端的基站单元；在基站单元，先通过可调谐光滤波器滤除调制光信号的中心载波，再通过OFDM电信号检测解调单元，解调出OFDM电信号，并将OFDM电信号转换为下行基带数据信号。本发明系统结构简单，将OFDM技术融合到光纤通信，实现长距离通信。
为了达到上述目的，本发明所采用的基于相位调制器的光纤-无线通信技术中的长距离OFDM信号传输系统方案如下：
利用单模激光器产生一个连续光信号；采用一个射频(RF)信号与OFDM电信号混频，通过马赫曾德尔相位调制器直接调制光信号，其中OFDM电信号由OFDM电信号产生单元产生，其功能是将基带数据信号转换成OFDM电信号进行下行传输；调制信号经掺铒光纤放大器进行分段功率放大后，经光纤链路传送至远端的基站单元；
在基站单元，先通过可调谐光滤波器滤除调制光信号的中心载波，再通过OFDM电信号检测解调单元，解调出OFDM电信号，并将OFDM电信号转换为下行基带数据信号。
本发明在调制端直接将射频(RF)信号与OFDM电信号混频调制光信号，与以往的调制电信号相比，OFDM电信号具有的高的频谱效率、对时延扩张免疫、可以抗频率选择性衰落等特点，在光纤通信中，OFDM信号中的信道均衡加上信道编码可以帮助抑制色散和偏振模色散，而且OFDM的高频谱效率可以减少信号带宽，提高光信道的频谱利用率，另外，OFDM信号处理有自己的产生、解调和补偿方案及相应完整电路，可以很好的与光通信领域相融合。实现长距离通信。
(四)附图说明
图1为本发明的装置实现方案结构示意图；
图中：
1-单模激光器(DFB)
2-马赫-曾德尔相位调制器
3-掺铒光纤放大器(EDFA)
33-掺铒光纤放大器(EDFA)
4-可调谐光滤波器
5-光纤链路
55-光纤链路
6-OFDM电信号产生单元
7-混频器
8-射频(RF)信号
9-OFDM电信号检测解调单元
10-中心站单元
11-基站单元
(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，基于相位调制器的光纤-无线通信技术中的长距离OFDM信号传输系统方案各部件分别说明如下：
单模激光器1，用于产生指定波长的单纵模光载波；
马赫-曾德尔相位调制器2，用于对指定波长的单纵模光载波进行双边带调制；
掺铒光纤放大器3、33，用于对调制信号、光纤中传输光信号的功率放大；
可调谐光滤波器4，在基站接收端用于滤除调制信号的中心载波；
光纤链路5、55，用于光调制信号的传输；
OFDM电信号产生单元6，用于将基带数据信号转换成OFDM电信号进行下行传输；
射频(RF)信号8，用于与OFDM电信号混频，直接调制光载波信号；
混频率器7，用于将OFDM电信号与射频(RF)信号进行混频；
OFDM电信号检测解调单元9，包含两个部分功能：一是检测并解调下行OFDM信号；二是将OFDM电信号解调转换为基带数据信号；
中心站单元10，用于将基带数据信号转换为OFDM电信号，并通过马赫-曾德尔相位调制器调制到光载波上去，形成光毫米波，经功率发大后发送到光纤链路中去；
基站单元11，用于OFDM电信号的接收检测和解调。
本发明所采用的基于相位调制器的光纤-无线通信技术中的长距离OFDM信号传输系统方案工作工程如下：
利用单模激光器1产生一个连续光信号；采用一个射频(RF)信号8与OFDM电信号混频，通过马赫曾德尔相位调制器2直接调制光信号，其中OFDM电信号由OFDM电信号产生单元6产生，其功能是将基带数据信号转换成OFDM电信号进行下行传输；调制信号分别经掺铒光纤放大器3、33等进行分段功率放大后， 经光纤链路传送至远端的基站单元11；
在基站单元11，先通过可调谐光滤波器4滤除调制光信号的中心载波，再通过OFDM电信号检测解调单元9，解调出OFDM电信号，并将OFDM电信号转换为基带数据信号。
(六)主要技术优势
本发明在中心站调制端先将基带数据信号转换为OFDM电信号再与射频(RF)信号混频调制光信号。目前OFDM技术已广泛运用于无线和有线(铜线)通信领域，而OFDM技术运用于光通信领域是一个具有广阔发展前景的研究方向。基于OFDM电信号具有的高的频谱效率、对时延扩张免疫、可以抗频率选择性衰落等特点，在光纤通信中，OFDM信号中的信道均衡加上信道编码可以帮助抑制色散和偏振模色散，而且OFDM的高频谱效率可以减少信号带宽，提高光信道的频谱利用率，另外，OFDM信号处理有自己的产生、解调和补偿方案及相应完整电路，可以很好的与光通信领域相融合，实现长距离通信。
与以往的光通信数据调制方式相比，基于OFDM电信号的光调制方式具有上述优势，可以帮助抑制色散和偏振模色散，提高光信道的频谱利用率，可以很好的与光通信领域相融合，实现长距离通信。
总之，本发明的优点是将OFDM技术融合到光纤通信领域，实现长距离通信，性能稳定，容易实现。
Claims (2)
1.基于马赫曾德尔调制器的光纤-无线通信技术中的长距离OFDM信号传输方法，其特征在于所述的方法包括以下步骤：
使用连续波激光器产生光载波，采用一个射频(RF)信号与OFDM电信号混频，将混频后的信号输入马赫曾德尔调制器，对所述光载波进行调制，产生双边带信号；调制信号经掺铒光纤放大器进行分段功率放大后，经光纤链路传送至基站单元；
在基站单元使用可调谐光滤波器滤除调制信号的中心载波；
检测解调出OFDM电信号，并将OFDM电信号转换为基带数据信号。
2.一种基于马赫曾德尔调制器的OFDM光纤-无线通信系统，包括中心站单元、光纤链路和基站单元，其中：
中心站单元，用于将基带数据信号转换为OFDM电信号，OFDM电信号与射频(RF)信号混频后，通过马赫曾德尔调制器调制到光载波上，形成光毫米波，经功率放大后发送到光纤链路中；
基站单元，用于通过光纤链路接收光毫米波，利用可调谐光滤波器滤除光毫米波中的中心载波，解调出OFDM电信号，并将OFDM电信号转换为基带数据信号。
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