CN101465697B

CN101465697B - 光纤变频中继器及工作方法

Info

Publication number: CN101465697B
Application number: CN2009100580010A
Authority: CN
Inventors: 耿直
Original assignee: Individual
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Kaifeng Power Supply Co of State Grid Henan Electric Power Co Ltd
Priority date: 2009-01-04
Filing date: 2009-01-04
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2029-01-04
Also published as: CN101465697A

Abstract

本发明所提出的一种由无线收发模块、双工器、光电转换模块、光纤、光分支器等组成的光纤直放及变频中继器及工作方法，其特征在于光纤直放及变频中继器中有一个传输控制处理器，两个线路均衡延迟器，两个无线发射回路，一个载频变频器，一个交换矩阵，适用于常规无线通信系统的无线通信中继传输，使光纤无线中继系统能够为处在中继区间内的任意位置的无线收发信机用户之间提供无线通信中继传输服务，且具有干扰小，适用于多种覆盖需求的特点。

Description

光纤变频中继器及工作方法

技术领域

本发明是无线通信中继传输技术，适用于常规无线通信系统的无线通信中继传输，属于无线通信技术领域。

背景技术

在目前应用的光纤无线中继系统中，广泛运用光纤直放中继技术，其系统结构通常是采用由近端机通过光纤线路连接一个或多个远端机的构成形式，近端机与远端机之间能够实现相互无线通信中继转发功能，其工作方法为近端机将无线接收信号转换成光信号通过光纤传输到远端机再还原成电信号并以同频方式发送出去，远端机将无线接收信号转换成光信号通过光纤传输到近端机再还原成电信号并以同频方式发送出去；其存在的主要问题为，远端机之间不能实现相互中继转发的通信功能，即：当多个远端机附近存在有多个无线收发信机用户需要进行相互通信时，这样的中继通信系统不能为其提供中继传输服务，并且由于采用直放中继方式，多个直放站产生的同频干扰及因光纤延迟带来的干扰影响较大，但在实际生产应用中，需要光纤无线中继系统能够为处在中继覆盖区间内的多个无线收发信机用户之间提供中继传输服务，并需要尽可能减少同频干扰，且适用于各种覆盖需求条件下的中继传输。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种光纤变频中继器及工作方法，使得光纤无线中继系统能够为处在中继覆盖区间内的任意位置的无线收发信机用户之间提供无线通信中继传输服务，且具有干扰小，适用于多种覆盖需求条件的特点。

为达到上述目的，本发明介绍一种由无线收发模块、双工器、光电转换模块、光纤、光分支器等组成的光纤变频中继器的工作方法，其特征在于光纤变频中继器中有一个传输控制处理器，两个线路均衡延迟器，两个无线发射回路，一个载频变频器，一个交换矩阵；线路均衡延迟器设置在无线发射回路中；载频变频器输入输出端、无线发射回路载频信号输入端、所述的光纤变频中继器中的无线接收回路输出端、光电转换模块的电输入输出端分别与交换矩阵的传输信号输入输出端相连接；传输控制处理器输入输出控制端分别与无线发射回路各个模块、所述的光纤变频中继器中的无线接收回路各个模块、载频变频器、线路均衡延迟器、光电转换模块及交换矩阵的参数设置端、工作状态输出端及控制端相连；所述的光纤变频中继器采用以下工作方法：

(1)光纤变频中继器中的传输控制处理器分别对无线收发回路各个模块、载频变频器、线路均衡延迟器、光电转换模块及交换矩阵进行参数设置及工作状态控制，并监测各个部分的工作状态；

(2)光纤变频中继器的无线接收回路接收到载频信号后，在传输控制处理器的控制下选择采用以下工作方式：

①光纤变频中继器将收到的载频信号转换为对应的光信号，再将该光信号通过光纤线路向其他所有的光纤变频中继器发送；

②光纤变频中继器将收到的载频信号变换为另一频点的载频信号后通过本光纤变频中继器的无线发射回路发射出去；

③光纤变频中继器将收到的载频信号变换为另一频点的载频信号后转换为对应的光信号，再将该光信号通过光纤线路向其他光纤变频中继器发送；

(3)光纤变频中继器接收到的任何方向传输来的光信号后，将其转换为对应的载频信号，并在传输控制处理器的控制下选择采用以下工作方式：

①光纤变频中继器通过无线发射回路将该载频信号发送出去，并将该的载频信号变换为另一频点的载频信号后转换成对应的光信号，再将该光信号通过光纤线路向其他光纤变频中继器发送传输；

②光纤变频中继器将该载频信号变换为另一频点的载频信号后通过无线发射回路发送出去，并将该变频后的载频信号转换成对应的光信号，再将该光信号通过光纤线路向其他光纤变频中继器发送传输；

③光纤变频中继器将该载频信号通过一个无线发射回路将其发射出去，并将该载频信号变换为另一频点的载频信号后通过另一个无线发射回路发射出去。

本发明的工作原理为：当在一个光纤变频中继器附近的无线通信用户发射载频信号时，该光纤变频中继器接收到载频信号后，通过光电转换器将该载频信号转换为对应的光信号，并通过光纤线路将该信号传输到通过光纤线路所相连接的其他所有的光纤变频中继器，并由其他所有的光纤变频中继器中的光电转换器将该光信号转换为对应的载频信号，该载频信号经过线路均衡延迟器均衡及延时后或是直接、或是变换为另一频点的载频信号后通过光纤变频中继器的无线发射回路发射出去，这样就实现了由任意一个光纤变频中继器接收到相邻的无线通信用户的发射信号时，可以通过光纤线路将接收载频信号传输到其他所有的光纤变频中继器进行载频信号转发，由在其他的光纤变频中继器附近的其他无线通信用户接收；由于采用载频信号直接通过光电变换进行传输，避免了载频信号在中频与载频信号之间的转换过程中因不同中继器的本振源精度偏差带来的拍频干扰；线路均衡延迟器的作用为减少因光纤传输延迟带来的干扰；光纤变频中继器采用对载频信号进行载频变频处理的工作方式以减少同频干扰。

附图说明

图1是本发明一实施例的系统网络构成图。

图2是本发明一实施例的光纤变频中继器构成图。

图3是本发明一实施例的光纤变频中继器的主要工作流程及接收到载频信号时的主要工作流程图。

图4是本发明一实施例的光纤变频中继器接收到光信号时的主要工作流程图。

具体实施方式

以下以附图为例说明本发明的实施例。

图1表示出一例应用本发明的系统网络构成图，其中：

①为光纤变频中继器的无线收发信机及天线，其中包含无线收发模块及定向天线等器件；②为光电传输控制处理器，其中包含有交换矩阵、线路均衡延迟器、载频变频器、微处理系统、光收发器、光电转换器等元器件；③为光分支器；各个光分支器由光纤连接，光分支器与光纤组成光纤线路；光收发器、光电转换器光纤等元器件组成光纤传输系统；各个光纤变频中继器通过光纤线路相连接。

按附图1所示将多个光纤变频中继器分别设置在需要中继覆盖的地区，并采用光纤线路相连，即完成了本发明的系统构成。

图2是本发明一实施例的光纤变频中继器构成图，其中：

(1)、(2)为天线，采用定向天线即可；(3)、(4)为双工器；(5)、(7)为无线载频信号放大器，采用无线发射模块；(6)为无线载频信号接收器；采用无线接收模块；无线发射模块与无线接收模块即构成无线收发模块；(8)、(9)为线路均衡延迟器，采用数字串行移位寄存器及频率相位补偿电路组成即可，且其延时及均衡指标由传输控制处理器设置，其最大值与天线覆盖方向上的相邻光纤变频中继器的光纤线路延迟及色散参数值相等或近似相等；(10)为载频变频器，工作参数为将输入载频信号的工作频点变换为其他的载频信号工作频点，即将输入的载频信号变换为另一工作频点的载频信号；(11)为交换矩阵，采用电子开关矩阵即可；(12)为传输控制处理器，采用微处理系统即可；(13)为光电转换模块，采用光电转换器及光电收发器构成；(14)为光分支器；(15)、(16)为光纤；(1)、(3)、(5)、(8)及(2)、(4)、(7)、(9)分别组成两个无线发射回路，其各自的天线覆盖不同的区域；(1)、(2)、(3)、(4)、(6)组成无线接收回路；载频变频器输入输出端、无线发射回路载频信号输入端、无线接收回路输出端、光电转换器的电输入输出端分别与交换矩阵的传输信号输入输出端相连接，传输控制处理器输入输出控制端分别与无线发射回路各个模块、无线接收回路各个模块、载频变频器、线路均衡延迟器、光电转换模块及交换矩阵的参数设置端及工作状态输出及控制端相连；传输控制处理器分别对无线发射回路各个模块、无线接收回路各个模块、载频变频器、线路均衡延迟器、光电转换模块及交换矩阵进行参数设置工作状态控制，并监测各个部分的工作状态，交换矩阵在传输控制处理器的控制下将载频信号进行交换传输，实现对载频信号的各种处理及输送；各个光纤变频中继器通过光分支器与光纤连接。

图3是本发明一实施例的光纤变频中继器的主要工作流程及接收到载频信号时的主要工作流程图，其中：

光纤变频中继器开机后传输控制处理器进行初始化设置，并设置线路均衡延迟器工作指标参数，当光纤变频中继器的无线接收回路接收到载频信号后，在传输控制处理器通过对工作模式的设定及判别，选择采用以下工作方式：

③光纤变频中继器将收到的载频信号变换为另一频点的载频信号后转换为对应的光信号，再将该光信号通过光纤线路向其他光纤变频中继器发送。

图4是本发明一实施例的光纤变频中继器接收光信号时的主要工作流程图，其中：

当光纤变频中继器接收到光信号后，将其转换为对应的载频信号，在传输控制处理器通过对工作模式的设定及判别，选择采用以下工作方式：

按照上述说明配置各个功能模块、元器件及为传输控制处理器编写控制程序及设置工作参数，即可完成本发明的实施。

此外，本发明还可以是使光纤变频中继器的传输控制处理器将接收的载频信号的接入时序、当前时间标志、接收信号场强、接收信号延迟时间及其不同时段下的比较值、载频信号所包含的传输指令、载频信号编号及本光纤变频中继器地址码等相关参数通过光纤线路传输到其他所有的光纤变频中继器的传输控制处理器；各个光纤变频中继器中的传输控制处理器根据本光纤变频中继器及其他光纤变频中继器通过光纤线路发送来的接收载频信号的接入时序、当前时间标志、接收信号场强、接收信号延迟时间及其不同时段下的比较值、载频信号所包含的传输指令、载频信号编号及本光纤变频中继器地址码等相关参数建立传输路由表并生成指定传输指令；光纤变频中继器将生成的指定传输指令通过光纤线路传输到其他的光纤变频中继器的传输控制处理器；光纤变频中继器的传输控制处理器根据传输路由表及对应的指定传输指令将接收的载频信号转换为光信号发送到传输路由表所指定的光纤变频中继器；光纤变频中继器的在接收到光信号时，将其转变为电信号，并由传输控制处理器根据其传输路由及指定传输指令进行判定，对与本光纤变频中继器有关的光信号，则转换为对应的载频信号，并通过本光纤变频中继器无线发射回路发送出去；否则，不采取任何操作；这样做，可以使不参与通信中继传输的光纤变频中继器不进入到转信发射状态，可以减少无线电干扰。

此外，本发明还可以是在光纤变频中继器的无线收发模块的天线端口处设置有时分双工器，在所述的光纤变频中继器中的无线接收回路中设置有时分双工转发延迟器，当光纤变频中继器接收到载频信号时，时分双工转发延迟器将本光纤变频中继器在接收时隙内接收到的载频信号予以延时，然后在传输控制处理器的控制下通过无线发射回路在发送时隙中将该延时后的载频信号发送出去；光纤变频中继器的时分双工接收与发送时隙间隔，以用户无线接收机能够完整恢复原始用户无线发射机发送的载频信号所携带的原始信号的允许间隔为准则；即：以满足采样定理所指出的，在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中，最高频率fmax的2倍时，即：fs.max≥2fmax，则采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，因此一般可以取2.56-4倍的信号最大频率；这样可以减少同频干扰的影响。

此外，本发明还可以是光纤变频中继器采用的光分支器具有多方向传输功能，从该光分支器的每一个光纤接口端子输入的光信号，都能从其他的光纤接口端子输出，且输出光信号的特征参数相同；即采用三个1∶2光分支器，其汇接端作为光纤接口端，其分支端分别两两相连予以组合，组合的光分支器即可实现具有多方向传输的功能，即从该光分支器的每一个光纤接口端子输入的光信号，都能从其他的光纤接口端子输出，且输出光信号的特征参数相同；这样可以方便多个光纤变频中继器在连接中的通信传输构成。

此外，本发明还可以是所述的光纤变频中继器的传输控制处理器根据接收到的光信号的强度及指标情况，通过光纤线路向其他光纤变频中继器发送指定中继指令信号；光纤变频中继器的传输控制处理器根据接收到的光信号的强度及指标情况，或根据其他传输控制处理器发送来的指定中继指令信号，将接收的光信号予以放大及整形复原后通过光纤线路向其他光纤变频中继器发送；这样做，可以使光纤变频中继器对光纤线路的光信号传输起到中继放大的作用，使得本系统中的光纤变频中继器的设置数量及设置间距都可以加大，实现对大区间的覆盖，满足实际需要。

此外，本发明还可以是使光纤变频中继器的无线收发模块采用宽频、多频段、多信道的无线收发模块，光电收发模块采用宽频及多路工作模式，并通过传输控制处理器对载频信号的工作模式设定及对载频信号的识别，在接收或发射某些载频信号时，控制无线收发模块及光电转换模块的工作状态，对一些载频信号停止接收或发射；这样可以使一套光纤无线中继系统满足多用户在不同的频段及不同信道的中继传输的需求，也能避免因多个某些载频信号的同时出现而产生的干扰及回授自激，方便使用。

此外，本发明还可以是在所述的光纤变频中继器中设置有载频信号取样器、多路复用器及取样信号恢复器，对需要进行光传输的各个载频信号通过载频信号取样器取样得到对应的载频取样信号及对载频取样信号通过多路复用器合路处理得到合路载频取样信号后再通过光传输系统传输，对通过光传输系统传输及转换得到的合路载频取样信号经多路复用器的分路处理后得到各个对应的载频取样信号，再由取样信号恢复器恢复为对应的载频信号；这样可以在传输载频信号过程中降低对光传输系统的资源占用及速率要求，并能在光传输系统中实现对光纤变频中继器的多路传输功能，满足实际需要。

此外，本发明还可以是设置有一个通过通信接口及线路连接的远程工作监控系统，各个光纤变频中继器的工作参数、功能选择、工作状态及工作程序都由远程监控中心设备通过传输控制处理器进行设置及显示；这样可以方便远程管理及维护监控，方便使用。

此外，本发明还可以是在相邻光纤变频中继器距离相等的情况下，在光纤变频中继器中设置一套线路延迟均衡器及发射回路即可，这样可以简化设备构造，易于实施；也可以根据覆盖区域及用户的需要，增设多个线路延迟均衡器及无线发射回路，并在无线收发回路中设置多个载频变频模块，以满足多种通信及覆盖的需要。

此外，本发明的在对载频信号的载频变频、光电传输及无线发射等工作方式还可以是任意的组合，以适应各种覆盖需求，满足实际应用中的需要。

本发明所提出的一种光纤变频中继器及工作方法，使光纤无线中继系统能够为处在中继区间内的任意位置的无线收发信机用户之间提供无线通信中继传输服务，且具有干扰小，适用于多种覆盖需求的特点。

Claims

1.一种包括无线收发模块、双工器、光电转换模块、光纤、光分支器所组成的光纤变频中继器的工作方法，其特征在于所述的光纤变频中继器中有一个传输控制处理器，两个线路均衡延迟器，两个无线发射回路，一个载频变频器，一个交换矩阵；线路均衡延迟器设置在无线发射回路中；载频变频器输入输出端、无线发射回路载频信号输入端、所述的光纤变频中继器中的无线接收回路输出端、光电转换模块的电输入输出端分别与交换矩阵的传输信号输入输出端相连接；传输控制处理器输入输出控制端分别与无线发射回路各个模块、所述的光纤变频中继器中的无线接收回路各个模块、载频变频器、线路均衡延迟器、光电转换模块及交换矩阵的参数设置端、工作状态输出端及控制端相连；所述的光纤变频中继器采用以下工作方法：

2.如权利要求1所述的光纤变频中继器的工作方法，其特征在于光纤变频中继器的传输控制处理器将接收的载频信号的接入时序、当前时间标志、接收信号场强、接收信号延迟时间及其比较值、载频信号所包含的传输指令、载频信号编号及本光纤变频中继器地址码通过光纤线路传输到其他所有的光纤变频中继器的传输控制处理器；各个光纤变频中继器中的传输控制处理器根据本光纤变频中继器及其他光纤变频中继器通过光纤线路发送来的接收载频信号的接入时序、当前时间标志、接收信号场强、接收信号延迟时间及其比较值、载频信号所包含的传输指令、载频信号编号及本光纤变频中继器地址码建立传输路由表并生成指定传输指令；光纤变频中继器将生成的指定传输指令通过光纤线路传输到其他的光纤变频中继器的传输控制处理器；光纤变频中继器的传输控制处理器根据传输路由表及对应的指定传输指令将接收的载频信号转换为光信号发送到传输路由表所指定的光纤变频中继器；光纤变频中继器的在接收到光信号时，将其转变为电信号，并由传输控制处理器根据其传输路由及指定传输指令进行判定，对与本光纤变频中继器有关的光信号，则转换为对应的载频信号，并通过本光纤变频中继器无线发射回路发送出去。

3.如权利要求1或2所述的光纤变频中继器的工作方法，其特征在于在所述的光纤变频中继器中的无线收发模块的天线端口处设置有时分双工器，在所述的光纤变频中继器中的无线接收回路中设置有时分双工转发延迟器，当光纤变频中继器接收到载频信号后，时分双工转发延迟器将本光纤变频中继器在接收时隙内接收到的载频信号予以延时，然后在传输控制处理器的控制下通过无线发射回路在发送时隙中将该延时后的载频信号发送出去；光纤变频中继器的时分双工接收与发送时隙间隔，以用户无线接收机能够完整恢复原始用户无线发射机发送的载频信号所携带的原始信号的允许间隔为准则。

4.如权利要求1或2所述的光纤变频中继器的工作方法，其特征在于其光分支器具有多方向传输功能，从该光分支器的每一个光纤接口端子输入的光信号，都能从其他的光纤接口端子输出，且输出光信号的特征参数相同。

5.如权利要求1或2所述的光纤变频中继器的工作方法，其特征在于所述的光纤变频中继器的传输控制处理器根据接收到的光信号的强度及指标情况，通过光纤线路向其他光纤变频中继器发送指定中继指令信号；光纤变频中继器的传输控制处理器根据接收到的光信号的强度及指标情况，或根据其他传输控制处理器发送来的指定中继指令信号，将接收的光信号予以放大及整形复原后通过光纤线路向其他光纤变频中继器发送。

6.如权利要求1或2所述的光纤变频中继器的工作方法，其特征在于所述的光纤变频中继器的无线收发模块采用宽频、多频段、多信道的无线收发模块，光电转换模块采用宽频及多路工作模式，并在接收或发射某些载频信号时，对一些载频信号停止接收或发射。

7.如权利要求1或2所述的光纤变频中继器的工作方法，其特征在于所述的光纤变频中继器中设置有载频信号取样器、多路复用器及取样信号恢复器，对需要进行光传输的各个载频信号通过载频信号取样器取样得到对应的载频取样信号，对载频取样信号通过多路复用器合路处理得到合路载频取样信号后再通过光传输系统进行转换及传输；对通过光传输系统传输及转换得到的合路载频取样信号经多路复用器的分路处理后得到各个对应的载频取样信号，再由取样信号恢复器恢复为对应的载频信号。

8.如权利要求1或2所述的光纤变频中继器的工作方法，其特征在于设置有一个通过通信接口及线路连接的远程工作监控系统，各个光纤变频中继器的工作参数、功能选择、工作状态及工作程序都由远程监控中心设备通过传输控制处理器进行设置及显示。