CN101516143A

CN101516143A - 采用eam调制器同时进行高效的数据下变频和数据调制的系统

Info

Publication number: CN101516143A
Application number: CNA2009100430278A
Authority: CN
Inventors: 陈林; 余建军
Original assignee: Hunan University
Current assignee: Hunan University
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2009-08-26

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远程传送光本地振荡(LO)信号，并利用EAM的非线性特性同时下变频和调制上行链路数据的系统方案。将中心站传送过来的各阶边带作为光LO信号，在基站通过光带通滤波器进行选择性滤出，使得基站仅需一个EAM和一个光滤波器，而不再需要激光源和本振射频源，就能实现对信号的上行传输，大大减少了基站的器件，降低了基站的成本。这样，在不改变中心站的前提下，只需将基站调制器换成EAM，就能降低整个系统的成本，因此，该方案的可行性很高，且易于实现。

Description

采用EAM调制器同时进行高效的数据下变频和数据调制的系统

(一)技术领域

本发明属于光纤-无线(Radio-over-Fiber，缩写为ROF)通信系统技术领域，利用电吸收调制器(EAM)简化基站配置的方案。

(二)背景技术

随着网络电视(IPTV)、视频点播(VOD)等数字多媒体技术的迅猛发展，传统的无线通信系统已不能满足日益增长的宽带业务需求。人们迫切需要一种能提高更高带宽的无线通信方式。另外一方面，由于大量的已铺设光纤光缆未能得到充分利用，电信业务最近几年在长距离骨干网和城域网方面的发展速度缓慢。因此，有机结合了光纤和无线通信优点的毫米波光纤无线通信技术无疑是最理想的选择。这种通信方式既充分利用了现有光纤的高带宽、低损耗等特点，又发挥了无线通信的高度灵活性优点，势必将在未来的无线通信中扮演重要的角色。

ROF的概念融合了两种常规技术——无线射频技术和光纤有线传输技术。光纤链路提供长距离的传输，终端和终端用户之间的通信由无线射频来完成。ROF技术充分结合光纤和高频无线电波传输的特点，能实现大容量、低成本的射频信号有线传输和超过1Gbit/s的超宽带无线接入，并具有覆盖面广、易于动态管理和维护等特点，在未来泛在超宽带蜂窝网络、室内无线局域网络、卫星通信、视频分布式系统、智能交通通信和控制等领域具有巨大的应用前景。

随着下一代无线通信技术的发展，微微网和毫米波载波通信将成为未来宽带无线接入服务的主导技术。在这种系统中，一个微微网的半径为数十或数百米，它虽然能增加有效带宽并能有效的进行频率重用。但是，这种方案有一个缺点，就是需要大量的基站来提供无线信号的全方位覆盖。这就，为了降低系统成本，就需要设计低成本的基站。

众所周知，EAM由于其非线性特性，集光电检测、混频和调制三重功能与一身。相比于传统的远程传送电本地振荡(LO)信号，再用混频器上/下变频毫米波，若将EAM用于基站设计中，远程传送光LO信号，这更能大大的简化基站结构。2005年就有实验证实，通过注入两个频率不同或是光时钟周期不同的光源，EAM可以下变频毫米波。最近，又提出了一些利用EAM和半导体光放大器(SOA)下变频数据信息到中频(IF)信号的方案，通过从基站传输单独的光LO信号和光IF信号到基站。在基站，将光LO信号输入到EAM中，它就能将其下变频到IF频带，可调制成光IF波。下变频后的低频IF信号传输到上行链路时，与传统的直接传输光毫米波信号相比，它更能抵抗由色散引起的信号衰减。但是上述的方案，为了将上行数据有效地转换成想要的IF信号，就必须从中心站传送大量的光LO信号至基站，这在一定程度上增加了系统的成本。而且至今为止，将IF信号基于基带传输的方法得到的结果和预期的传输距离都非常有限。

为了解决上述问题，我们的方案在中心站只使用一个激光光源，在基站使用一个EAM，不需要从中心站传送大量的光LO信号和IF信号，就能实现远程传送光LO信号并同时在EAM中进行调制和下变频数据信号。

(三)发明内容

本发明针对上述情况，用一种新颖的ROF方案，仅在基站使用一个EAM，实现远程传送光LO信号，在不增加中心站成本的同时又大大简化了基站配置，使得系统结构简单，降低系统的造价。

为了达到上述目的，本发明所采用的具体方案如下：

在中心站，用一个本地振荡(LO)信号驱动一个外部调制器，调制后直接经光纤传输到基站。在基站，上行链路数据经放大后输入到EAM中，通过控制EAM的直流偏置对上行链路数据进行下变频和调制。中心站传送过来的各阶光边带，经带通滤波器选择相应的边带后，直接送入EAM中用于调制上行数据信号。这样基站既不需要激光源又不需要本地射频源，仅用一个EAM就同时实现了上行链路数据下变频和调制。调制后的上行链路数据经基带传输到中心站，可进行接收、检测。

所述的中心站，其特征在于包括以下工作过程：

使用一个连续波激光器产生光载波；

一个射频源产生本地振荡信号，驱动外部调制器；

光载波信号进入外部调制器进行调制，调制后直接传输到下行链路光纤中。

可以看到，这与已有的ROF系统中的中心站，没有什么区别，不需额外添加任何器件，没有增加中心站的成本。

为了进一步实现上述目的，本发明还提供了结构简单的基站。本发明所述的结构简单的基站，其工作过程如下：

使用一个可调的光带通滤波器，根据需要选择性地滤出所需的边带，输入到EAM中；

天线接收到的上行链路数据经电放大后，也输入到EAM中；

用EAM对上行链路数据同时实现下变频和基带调制，并传输到上行链路光纤中。

本发明还提供了一种远程传送光LO信号，利用EAM实现将数据同时下变频和调制的系统，所述的系统分中心站和基站两部分。

中心站模块包括：一个激光器，用于产生之地波长的单纵模光信号；射频信号源，用于产生射频正弦波信号；一个外部调制器，将射频信号调制到光载波上。

本发明所述的结构简单的基站，所述基站包括：

光带通滤波器器，用于选择性地滤出所需的光边带；一个收发天线，用于接收和发送无线信号；电放大器，用于将要发送/接收到的电信号放大；一个直流偏置，用于调节EAM的偏置；EAM，用于下变频和调制上行链路数据。

基站模块其特征在于以下工作过程：

从中心站传送过来的光载波，经本地振荡信号调制后，包含中心载波和各阶边带，到基站后，先根据基站天线所接收到的上行链路数据频率，用一个可调的光带通滤波器，选择一个与上行链路数据频率相同的载波边带，将其滤出，作为远程传送过来的光LO信号，输入到EAM中。同时上行链路数据经天线接收后，经过电放大和偏置设定后，驱动EAM。由于EAM的非线性特性，上行链路数据和滤出的光LO信号，在EAM中同时进行下变频和调制，将上行链路电毫米波数据下变频到中频信号，再基带调制到光载波上(此处的光载波为滤出的光边带)。经EAM调制后，再传输到上行链路光纤中。

本发明，在不增加中心站复杂度和成本的同时，仅将基站的调制器换为EAM，充分利用了EAM集调制和下变频信号的功能与一身的特性，将各阶光边带作为光LO信号，使得基站不需要本地射频源和激光源，大大简化了基站配备，降低了系统的成本。

(四)附图说明

图1为本发明的上行链路示意图；

图2为本发明远程传送光LO信号并利用EAM进行下变频和调制的系统示意图；

图中：

1-激光器

2-本振射频源

3-下行链路调制器

4-下行链路光纤

44-上行链路光纤

5-可调光带通滤波器

6-电吸收调制器

7-电偏置控制器

8-电放大器

9-收发天线

10-3R恢复模块

11-时钟恢复

12-接收机

13-下行链路中心站模块

14-基站模块

15-上行链路中心站模块

(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。

如图1所示，本发明上行链路模块的各部件分别说明如下：

下行链路光纤4，将光载波传送到基站14，先经过可调的光带通滤波器5，进行选择性的滤波，根据所需的频率，滤出相应的光边带，输入到电吸收调制器6中。而上行链路数据，由基站天线9接收到后，先由电放大器8，进行放大。然后由偏置控制器7，调节器DC偏置，然后输入到EAM6中，驱动EAM，同时进行下变频和调制。上行链路数据经EAM后，下变频为中频信号，并调制到由光滤波器滤出的光边带上，进行基带传输。经上行链路光纤44，传输到中心站上行链路模块15，在中心站通过3R恢复模块10，可以分别恢复出时钟11，并可由接收机12对信号进行检测。

如图2所示，远程传送光LO信号，并利用EAM简化基站配置的系统结构图，其各部件工作说明如下：

激光器1，用于产生指定波长的单纵模光信号，可以为DFB-LD；外部调制器2，将本振信号源3发出的射频信号调制到光载波上，可以为铌酸锂(LiNbO₃)调制器。调制后的光载波传输到光纤4中，传送到基站。其后的工作过程如图1所示。

本发明中的所述的方法及装置适合于频率为1～40GHZ以及其它频率的波分复用(WDM)光纤传输无线信号系统。

本发明中，利用光载波经调制后，频谱分为多阶边带，将各阶边带作为光LO信号，从而避免了需要从中心站传送大量光LO信号到基站，仅使用已有的中心站设备，完全没有增加中心站的成本和复杂度。充分利用了EAM的非线性特性，其集光电检测、调制和下变频与一身的特点，将EAM用于基站中，选择性地滤出各阶光边带作为光LO信号和上行链路数据的光载波，在EAM中同时实现上行链路的下变频和调制，使得基站仅需一个EAM和一个光滤波器，而不再需要激光源和本振射频源，就能实现对信号的上行传输，大大减少了基站的器件，降低了基站的成本。这样，在不改变中心站的前提下，只需将基站调制器换成EAM，就能降低整个系统的成本，因此，该方案的可行性很高，且易于实现。

总之，本发明的优点是在保证系统性能的同时大大简化了ROF系统基站结构，降低系统成本，使得整个ROF系统结构简单。

Claims

1、利用EAM同时下变频和调制数据的方法，其特征在于所述的方法包括以下步骤：

远程传送光LO信号到基站；

选择相应频率的LO信号输入到EAM中；

天线接收到的上行链路数据经放大后，调整其DC偏置，驱动EAM；

利用EAM集检测、下变频和调制于一身的特性，将上行链路数据同时进行下变频和调制到光载波上，基带传输到上行链路光纤中。

2、根据权利1所述的方法，其特征在于：利用了EAM的非线性特性。

3、在中心站将光LO传送过来，其特征在于用一个本振射频信号调制光载波，产生各阶边带光信号。在基站充分利用各阶光边带的不同频率来充当不同的光LO信号。

4、一种光纤无线通信系统，特征在于：采用了权利1-3中所述的各种方法。