CN101714899B - 一种光纤无线通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种光纤无线通信系统。特别是一种四倍频双毫米波光纤无线通信系统。本发明利用马赫增德尔调制器将本地振荡信号用于光信号的载波抑制调制产生第一、三阶边带，利用光交错复用器将四个边带分离成两组，组成频率差四倍于本地振荡信号的边带模。两组分别经光滤波器将单个边带滤出并加载数据，之后用一个四端口光耦合器将四个边带功率均衡，并传送到基站。本发明在基站用光交错复用器分成两组信号并经光检测器拍频产生四倍频电毫米波，从而可降低本振信号源的频率，采用一个光调制器即可产生双四倍频光毫米波信号。另外，本发明采用单边加载数据，减少误码串扰，且增加信号带宽及提高系统性能，且在提高频谱利用率的基础上节省了系统造价。

Description

一种光纤无线通信系统

技术领域

本发明是一种光纤无线通信系统，特别是一种四倍频双毫米波光纤无线通信系统。属于光纤无线通信系统的创新技术。

背景技术

未来的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，无线通信中宽带要求，必须利用现有的光纤通信技术。因此，光纤无线通信(Radio-over-Fiber System，简称为RoF系统)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系统包括中心站，光纤链路和基站。中心站产生光毫米波，并通过光纤发送至基站。而基站只包含简单的接收器件用于进行光电转换，将光毫米波转变成电毫米波，并通过天线发射出去。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。

在中心站中，光毫米波产生技术是降低造价和提高RoF系统性能的关键技术之一。迄今为止，已提出的光毫米波的产生的方法有三种：直接强度调制，外部强度调制和远程外差技术。而基于外部调制器的光毫米波产生方案具有较高的可靠性和较低价格特性，因而最有可能成为RoF系统中产生光毫米波的首先技术，另外，在毫米波产生方案中，带宽和频谱利用率以及提高传输性能是技术研究最关心的问题。如何同时产生多个高频率的光毫米波是解决问题的着重点。但目前所提出的这些方案只满足一个本地起振器，只能产生一个高频光毫米波信号，或者多个本地起振器产生相应数量的两倍频光毫米波信号。对于两倍频光毫米波的产生方法，如果要产生高频毫米波，则需要使用高频的本地起振信号源，因此增加了光纤无线通信系统的成本。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种可以降低使用本振信号源的频率，减少调制器/本地起振器数量，降低误码率，提高系统性能的光纤无线通信系统。本发明可增加信号带宽，提高频谱利用率，且节省系统造价，降低成本。

本发明的技术方案是：本发明的光纤无线通信系统，包括有用于产生指定波长的单纵模光载波的单模激光器、产生射频信号的射频正弦波信号源、对光载波进行调制的马赫增德尔调制器、为马赫增德尔调制器提供偏置电压的直流偏置电压源、将马赫增德尔调制器输出的四个边带光信号分离成两组的光交错复用器、将每组中的两个边带进行分离的三端口滤波器、有两个数据信号源的数据信号源、将相应的数据信号加载到一阶的上下边带的光强度调制器、使其四个边带的功率大致相等的四端口耦合器，其中单模激光器及射频正弦波信号源的输出端与马赫增德尔调制器的输入端连接，直流偏置电压源为马赫增德尔调制器提供偏置电压，马赫增德尔调制器的输出端与光交错复用器的输入端连接，光交错复用器的两个输出端分别与两个三端口滤波器连接，三端口滤波器的两个输出端分别与光强度调制器及四端口耦合器的输入端连接，两个数据信号源的输出端分别与两个光强度调制器的输入端连接，两个光强度调制器的输出端与四端口耦合器的输入端连接。

上述马赫增德尔调制器的偏压电压等于其半波电压。

上述射频正弦波信号源产生频率为f0的射频信号。

上述四端口耦合器的输出端经由光纤传输到基站。

上述基站接收机中的光交错分离器的两个输出端分别与两个光电检测器的输入端连接。

上述两个光电检测器的输出端分别与两个电混频器的输入端连接。

上述两个电混频器的输出端分别与两个电低通滤波器的输入端连接。

上述两个电低通滤波器的输出端与光纤无线通信系统的下行链路连接。

上述下行链路包括中心站、基站、光放大器和光纤链路，中心站通过光放大器及光纤链路与基站连接。

上述光电检测器为PIN光电二极管。

本发明利用单模激光器产生一个连续光信号，采用一个本地振荡信号通过马赫增德尔调制器直接调制光信号，调节马赫增德尔调制器的偏压，使其为半波电压，实现光信号的载波抑制调制，形成几乎所有功率集中在第一、三阶边带的调制信号。为了实现上述低误码率的目的，本发明采用了单边加载数据的方案，马赫增德尔调制器输出的四个边带经光交错复用器分成两组，其中一个由第一阶的上边带和第三阶的下边带组成，另一组由第一阶的下边带和第三阶的上边带组成。两组经相应的三端口滤波器分别将一阶的边带滤出并经光强度调制器进行调制，这与以往的两个边带一起调制相比，降低了数据传输的误码率，因此提高了系统的传输性能。此外，本发明还提供了四个边带功率平均化装置，经过调制的一阶信号与未调制的三阶信号经一个四端口耦合器进行耦合，耦合器的耦合比例由一阶与三阶的功率比例决定，实现四个边带功率基本相等。另外，本发明还提供了一个双毫米波的接收装置，中心站产生的四倍频双毫米波发送到基站，在基站用光交错复用器将光毫米波分为两组，采用光电检测器对两组信号进行拍频形成携带基带数据信号的四倍频的毫米波信号。每路电毫米波通过混频器将其数据进行下传。本发明采用独到光毫米波信号产生方案，增加了信号带宽，极大提高频谱利用率及系统的性能。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的光纤无线通信系统。

附图说明

图1为本发明的四倍频双毫米波产生装置的示意图。

图2为四倍频双毫米波接收机的示意图。

图3为本发明的光纤无线通信系统的下行链路的示意图。

具体实施方式

实施例：

本发明的结构示意图如图1、2、3所示，包括有用于产生指定波长的单纵模光载波的单模激光器1、产生射频信号的射频正弦波信号源2、对光载波进行调制的马赫增德尔调制器3、为马赫增德尔调制器3提供偏置电压的直流偏置电压源4、将马赫增德尔调制器3输出的四个边带光信号分离成两组的光交错复用器5、将每组中的两个边带进行分离的三端口滤波器6、有两个数据信号源的数据信号源7、将相应的数据信号加载到一阶的上下边带的光强度调制器8、使其四个边带的功率大致相等的四端口耦合器9，其中单模激光器1及射频正弦波信号源2的输出端与马赫增德尔调制器3的输入端连接，直流偏置电压源4为马赫增德尔调制器3提供偏置电压，马赫增德尔调制器3的输出端与光交错复用器5的输入端连接，光交错复用器5的两个输出端分别与两个三端口滤波器6连接，三端口滤波器6的两个输出端分别与光强度调制器8及四端口耦合器9的输入端连接，两个数据信号源7的输出端分别与两个光强度调制器8的输入端连接，两个光强度调制器8的输出端与四端口耦合器9的输入端连接。

本实施例中，上述马赫增德尔调制器3的偏压电压等于其半波电压。上述射频正弦波信号源2产生频率为f0的射频信号。上述四端口耦合器9的输出端经由光纤传输到基站。

本实施例中，上述基站接收机中的光交错分离器55的两个输出端分别与两个光电检测器10的输入端连接。上述两个光电检测器10的输出端分别与两个电混频器11的输入端连接。上述两个电混频器11的输出端分别与两个电低通滤波器12的输入端连接。上述两个电低通滤波器12的输出端与光纤无线通信系统的下行链路连接。

本实施例中，上述下行链路包括中心站13、基站14、光放大器15和光纤链路16，中心站13通过光放大器15和光纤链路16与基站14连接。

本实施例中，上述光电检测器10为PIN光电二极管。

本发明的工作原理如下：单模激光器1产生一个连续的光信号，射频正弦波信号源2，，产生频率为f0的射频信号，在射频正弦波信号源2的驱动下，通过马赫增德尔调制器3对光载波进行调制，直流偏置电压源4为马赫增德尔调制器3提供偏置电压，调节马赫增德尔调制器3，实现光信号的载波抑制调制，从而产生四个边带，这四个边带包括一阶边带和三阶边带，而且这四个边带的功率相差不大。再经过有两个光输出端的光交错复用器5，其一输出端输出的是一阶上边带与三阶下边带，另一输出端输出的是一阶下边带与三阶上边带。输出的两组信号分别与三端口滤波器6相连接，每组信号的两个边带被滤波器6分离，而分离出来的一阶的上下边带输入光强度调制器8，由信号数据源7产生相应的数据信号并通过光强度调制器8分别加载到一阶的上下边带。四个边带信号经四端口耦合器9耦合，耦合系数与一阶与三阶的功率成反比，经耦合器9耦合输出，经由光纤传输到基站。

本发明中四倍频双毫米波接收机的工作过程如下：经光纤送往基站的信号经过光交错分离器55分离为两组，一组由加载数据1的一阶上边带和未调制的三阶下边带组成，一组由加载数据2的一阶下边带和未调制的三阶上边带组成。光交错分离器55的两个输出端口分别与光电检测器10连接，将光毫米波转换为电信号，光毫米波的两个边带将在光检测器10中拍频产生携带基带数据信号的四倍频的电毫米波信号，即频率为4f0。光电检测器输出端10与电混频器11连接，将基带数据进行下传，并与电低通滤波器12连接，对数据信号进行滤波。

为了解决上述问题，我们的方案采用一个马赫增德尔调制器，使其偏置电压等于其半波电压，实现光信号的载波抑制调制。采用一个低频本地起振信号源通过马赫增德尔调制器直接调制光信号，输出第一、三阶边带模。四个边带经由光交错复用器分为两组，每组都采用相应三端口光滤波器将一阶上或下边带滤出，经光强度调制器进行加载数据。加载数据后的光信号经一个一定比例的四端口耦合器进行光功率的平均化，由光纤传送至基站。在基站，经由光交错复用器分为两组信号，分别由光电检测端对两个单边携带数据的边带进行拍频就可形成四倍频的毫米波信号。本发明可以降低使用本振信号源的频率，减少调制器/本地起振器数量，同时由于采用单边携带数据，降低了误码率。因此本发明方案在增加信号带宽，提高频谱利用率的基础上节省了系统造价，提高系统性能。

Claims (8)

1.一种光纤无线通信系统，其特征在于包括有用于产生指定波长的单纵模光载波的单模激光器(1)、产生射频信号的射频正弦波信号源(2)、对光载波进行调制的马赫增德尔调制器(3)、为马赫增德尔调制器(3)提供偏置电压的直流偏置电压源(4)、将马赫增德尔调制器(3)输出的四个边带光信号分离成一组包括有一阶的上边带和三阶的下边带，另一组包括有一阶的下边带和三阶的上边带的光交错复用器(5)、将每组中的两个边带进行分离的三端口滤波器(6)、两个数据信号源(7)、将相应的数据信号加载到一阶的上下边带的光强度调制器(8)、使其四个边带的功率大致相等的四端口耦合器(9)，其中单模激光器(1)及射频正弦波信号源(2)的输出端与马赫增德尔调制器(3)的输入端连接，直流偏置电压源(4)为马赫增德尔调制器(3)提供偏置电压，马赫增德尔调制器(3)的输出端与光交错复用器(5)的输入端连接，光交错复用器(5)的输出的两组信号分别与一个三端口滤波器(6)连接，每个三端口滤波器(6)的两个输出端分别与光强度调制器(8)及四端口耦合器(9)的输入端连接，两个数据信号源(7)的输出端分别与两个光强度调制器(8)的输入端连接，两个光强度调制器(8)的输出端与四端口耦合器(9)的输入端连接，上述四端口耦合器(9)的输出端经由光纤传输到基站，在基站用光交错分离器(55)将光毫米波分为两组，一组由加载数据1的一阶上边带和未调制的三阶下边带组成，一组由加载数据2的一阶下边带和未调制的三阶上边带组成，采用光电检测器(10)对两组信号进行拍频形成携带基带数据信号的四倍频的毫米波信号。 

2.根据权利要求1所述的光纤无线通信系统，其特征在于上述马赫增德尔调制器(3)的偏压电压等于其半波电压。 

3.根据权利要求1所述的光纤无线通信系统，其特征在于上述基站中的光交错分离器(55)的每个输出端都与一个光电检测器(10)的输入端连接。 

4.根据权利要求1所述的光纤无线通信系统，其特征在于上述每个光电检测器(10)的输出端都与一个电混频器(11)的输入端连接。 

5.根据权利要求4所述的光纤无线通信系统，其特征在于上述每个电混频器(11)的输出端都与一个电低通滤波器(12)的输入端连接。 

6.根据权利要求5所述的光纤无线通信系统，其特征在于上述两个电低通滤波器(12)的输出端与光纤无线通信系统的下行链路连接。 

7.根据权利要求6所述的光纤无线通信系统，其特征在于上述下行链路包括有中心站(13)、基站(14)、光放大器(15)和光纤链路(16)，中心站(13)通过光放大器(15)及光纤链路(16)与基站(14)连接。 

8.根据权利要求1所述的光纤无线通信系统，其特征在于上述光电检测器(10)为PIN光电二极管。 

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