CN104104417A - 超高速光纤无线mimo传输系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的超高速光纤无线MIMO传输系统及方法，其系统包括模数/数模转换单元、串并/并串转换单元、四路4QAM序列编码解码单元、四路OFDM调制解调单元、四路射频正交调制解调单元、下行光学双路正交相干调制单元、下行光学相干解调光电探测单元、四个射频滤波放大处理单元、四路射频收发天线、上行光学相干调制光电探测单元及上行光学相干解调光电探测单元。本发明对未来无线移动运营商的5G(第五代移动通信)、6G(第六代移动通信)未来移动通信系统中相邻基站与基站间高速光纤微波传输、基站与终端间高速无线移动收发提供一种编码、调制、传输、解调、接入系统及方法。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及新一代信息与通信技术领域，具体涉及一种超高速光纤无线MIMO传输系统及方法。
背景技术
随着人们对高速移动数据业务需求日益增加，国内各大通信运营商都已经大规模实施第四代移动通信的商用网络建设，即TDD-LTE、FDD-LTE的建设。最理想状态下，LTE上行最大传输速率为50Mbit/s、下行最大传输速率为100Mbit/s。
然而，如果多用户共享一个载波，其每个用户分到的速率将会大幅度下降，甚至会低至100Kbit/s一下，在这种场景下，显然用户不会体会到4GLTE高速通信的优越性，4G网络及其运营商对自我的宣传形象和信誉在用户心中的也会大打折扣。其实，从移动通信技术的近几十年的发展来看，每个10年移动通信技术就会更新换代一次，如：2G与3G、3G与4G的间隔也沿着没10年更新一代、预研一代。如果按照移动通信10年每一代的发展规律，5G与6G移动通信系统大致应该分别在2020年与2030年前后商用化部署。因此，5G、6G未来移动通信技术正在全球各个研究机构、高校科研院所和系统设备厂家开展如火如荼的预研、仿真、测试。
5G、6G未来无线通信系统的关键就是如何实现超高速无线接入，要实现超高速无线接入，那就必须要在信源编码、信息处理方式、载波调制格式、载波载频选择、智能天线等技术上有新的发现和新的应用性突破。
发明内容
本发明旨在提供一种超高速光纤无线MIMO传输系统及方法，能够对未来无线移动运营商的5G(第五代移动通信)、6G(第六代移动通信)未来移动通信系统中相邻基站与基站间高速光纤微波传输、基站与终端间高速无线移动收发提供一种编码、调制、传输、解调、接入系统及方法。本发明的目的由以下技术方案实现：
一种超高速光纤无线MIMO传输系统，其特征在于，包括：模数/数模转换单元，与基站连接；串并/并串转换单元，与所述模数/数模转换单元连接；四路4QAM序列编码解码单元，与所述串并/并串转换单元连接；四路OFDM调制解调单元，与所述四路4QAM序列编码解码单元连接；四路射频正交调制解调单元，与所述四路OFDM调制解调单元连接；下行光学双路正交相干调制单元，与所述四路射频正交调制解调单元的下行接口连接；下行光学相干解调光电探测单元，通过光纤与所述下行光学双路正交相干调制单元连接；四个射频滤波放大处理单元，其下行接口均与所述下行光学相干解调光电探测单元连接；四路射频收发天线，分别与所述四个射频滤波放大处理单元连接；上行光学相干调制光电探测单元，与所述四个射频滤波放大处理单元的上行接口连接；上行光学相干解调光电探测单元，通过光纤与所述上行光学相干调制光电探测单元连接，进而与所述四路射频正交调制解调单元的上行接口连接。
作为具体的技术方案，所述下行双路正交相干调制光电单元与上行双路正交相干调制光电单元的构造相同，均包括：CW激光器、正交偏振分束器、两个双路正交相干光电调制器及正交偏振合束器；正交偏振分束器与激光器连接，正交偏振分束器的两路输出45度偏振分光和135度偏振分光分别连接一个双路正交光电调制器，两个双路正交光电调制器的输出连接正交偏振合束器；所述双路正交光电调制器采用相位相差π/2的结构设计，每个双路正交光电调制器接入由四路射频正交调制解调单元提供的或两个射频滤波放大处理单元提供的两路4QAM-OFDM-射频正交并行码流。
作为具体的技术方案，所述下行光学相干解调光电探测单元和上行光学相干解调光电探测单元结构相同，均包括：第一正交偏振分束器、本振激光器、第二正交偏振分束器、第一光学耦合器、第二光学耦合器、两个π/2光学相位偏移器、四个1：1光学分路器、八个光电探测器、四个电子减法器；第一正交偏振分束器连接下行双路正交相干调制光电单元或上行双路正交相干调制光电单元，其两路输出45度偏振分光和135度偏振分光分别接入一个光学耦合器；第二正交偏振分束器连接本振激光器，其两路输出45度偏振分光和135度偏振分光分别接入一个光学耦合器；每个光学耦合器的一路输出经一个1：1光学分路器后连接两个光电探测器，该两个光电探测器的输出经电子减法器合路后输出一路4QAM-OFDM-射频正交并行码流；每个光学耦合器另一路输出经π/2光学相位偏移器后再经一个1：1光学分路器后连接两个光电探测器，该两个光电探测器的输出经电子减法器合路后输出又一路4QAM-OFDM-射频正交并行码流。
作为具体的技术方案，所述四个射频滤波放大处理单元的构造相同，各自包括：第一滤波器、第一双工器、功放、低噪放、第二双工器及第二滤波器；其中，第一滤波器具有下上行接口，分别连接下行光学相干解调光电探测单元和上行光学双路正交相干调制单元；第一时分双工器与第一滤波器连接；第一时分双工器进而分别连接功放和低噪放，功放和低噪放进而连接第二时分双工器；第二时分双工器还与第二滤波器连接，第二滤波器进而连接所述射频收发天线。
一种基于上述超高速光纤无线MIMO传输系统的传输方法，其特征在于，包括：
下行过程：
(1)基站随机模拟基带信号输入到模数数模转换单元，把模拟基带信号转换成数字基带信号；
(2)数字基带信号经串并/并串转换单元转化为四路数字信号；
(3)串并转换处理后的四路数字信号分别通过四路4QAM序列编码解码单元实施数字信息编码；
(4)编码后的四路数字信息分别进入四路OFDM调制解调单元进行编码，编码后的四路数字信息实施正交频分复用调制处理；
(5)调制处理后的正交频分复用信号通过四路射频正交调制解调单元进行3.5GHz高频载波正交调制，调制后的正交射频载波信号通过下行光学双路正交相干调制单元，把正交射频载波信号加载到光子载波上；
(6)调制后的光子载波信号通过光纤传输到无线信号覆盖远端，经下行光学相干解调光电探测单元解调出四路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流；
(7)四路射频正交并行码流分别通过四个射频滤波放大处理单元对其进行射频滤波、放大处理，再分别通过四路射频收发天线发射；
上行过程：
(a)四个射频滤波放大处理单元对应的四路射频收发天线接收到4x4MIMO无线终端设备发送过来的无限载波信息；
(b)经过上行光学双路正交相干调制单元对四路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流进行光子载波调制；
(c)调制后的光子载波信号通过光纤传送到上行光学相干解调光电探测单元，经上行光学相干解调光电探测单元解调出四路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流；；
(d)四路射频正交并行码流通过四路射频正交调制解调单元解调出OFDM码片，四路码片经过四路OFDM调制解调单元解调出四路4QAM编码信息，
(e)四路4QAM编码信息经过四路4QAM序列编码解码单元解码出四路并行的数字信号；
(f)四路数字信号再通过串并/并串转换单元将四路信号进行重新打包处理，转换成一路数字基带信号；
(g)该路数字基带信号通过模数数模转换单元将数字基带信号变换成模拟基带信号后输入到无线接入网基站机房端设备。
作为具体的技术方案，所述调制后的正交射频载波信号通过下行或上行光学双路正交相干调制单元，把正交射频载波信号加载到光子载波上，具体方法为：将通信所用激光器分成两路正交的45度、135度两路偏振光，分别提供给两个双路正交光电调制器；其中S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流通过双路光电调制器调制45度偏振光，双路光电调制器采用相位相差π/2结构设计，两路不同制式的调制信号对45度偏振光进行调制，调制后的光载波信号其相位相差π/2，形成正交，相互不会产生干扰；同样原理，另外两路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流通过另一双路光电调制器调制135度偏振光，双路光电调制器采用相位相差π/2结构设计，两路不同制式的调制信号对135度偏振光进行调制，调制后的光载波信号其相位相差π/2，形成正交，相互不会产生干扰；被调制的45度、135度偏振光载波信号再通过正交偏振合束器将正交的45度、135度偏振光合路。
作为具体的技术方案，所述下行或上行光学相干解调光电探测单元解调出四路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流，具体方法为：光学相干解调光电探测单元接收到光纤传送来的光载波信号后经第一正交偏振分束器分离出45度、135度正交的偏振光，同时本振激光器通过第二正交偏振分束器分离出45度、135度正交的偏振光；两组45度偏振光通过第一光学耦合器耦合后实施两路光耦合输出，其中一路耦合输出光信号通过1：1光学分路器进行分路，分路后的光信号分别通过两个光电探测器光电转换，转换后的两路电信号再通过电子减法器输出一路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流，其中另外一路耦合输出光信号通过π/2光学相位偏移器对其相位实施π/2偏移，再通过1：1光学分路器进行分路，分路后的光信号分别通过两个光电探测器光电转换，转换后的两路电信号再通过电子减法器输出又一路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流；同样原理，两组135度偏振光通过第二光学耦合器耦合后实施两路光耦合输出，其中一路耦合输出光信号通过1：1光学分路器进行分路，分路后的光信号分别通过两个光电探测器光电转换，转换后的两路电信号再通过电子减法器输出一路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流，其中另外一路耦合输出光信号通过π/2光学相位偏移器对其相位实施π/2偏移，再通过1：1光学分路器进行分路，分路后的光信号分别通过两个光电探测器光电转换，转换后的两路电信号再通过电子减法器输出又一路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流。
本发明提供的超高速光纤无线MIMO传输系统及方法，其采用3.5GHz射频载波、S/P-4QAM信源编码格式、二次级联正交射频载波调制技术、光学正交偏振态分合技术、光学双路正交相干光电调制技术、光学相干解调光电探测技术、4x4MIMO技术，该系统对未来无线移动运营商的5G(第五代移动通信)、6G(第六代移动通信)未来移动通信系统中相邻基站与基站间高速光纤微波传输、基站与终端间高速无线移动收发提供一种编码、调制、传输、解调、接入系统及方法。
附图说明
图1为本发明实施例提供的超高速光纤无线MIMO传输系统的构造图。
图2为本发明实施例提供的超高速光纤无线MIMO传输系统中光学双路正交相干调制单元的框图。
图3为本发明实施例提供的超高速光纤无线MIMO传输系统中光学相干解调光电探测单元的框图。
图4为本发明实施例提供的超高速光纤无线MIMO传输系统中射频滤波放大处理单元的框图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
(一)如图1所示，为基于3.5GHz载波实现56Gbit/s的超高速光纤无线MIMO传输系统的构造图，其包括：模数/数模转换单元，与基站连接；串并/并串转换单元，与所述模数/数模转换单元连接；四路4QAM序列编码解码单元，与所述串并/并串转换单元连接；四路OFDM调制解调单元，与所述四路4QAM序列编码解码单元连接；四路射频正交调制解调单元，与所述四路OFDM调制解调单元连接；下行光学双路正交相干调制单元，与所述四路射频正交调制解调单元的下行接口连接；下行光学相干解调光电探测单元，通过光纤与所述下行光学双路正交相干调制单元连接；四个射频滤波放大处理单元，其下行接口均与所述下行光学相干解调光电探测单元连接；四路射频收发天线，分别与所述四个射频滤波放大处理单元连接；上行光学相干调制光电探测单元，与所述四个射频滤波放大处理单元的上行接口连接；上行光学相干解调光电探测单元，通过光纤与所述上行光学相干调制光电探测单元连接，进而与所述四路射频正交调制解调单元的上行接口连接。
上述超高速光纤无线MIMO传输系统的下行传输链路：在无线接入网基站机房端，基站随机模拟基带信号输入到A-D/D-A模数数模转换单元，把模拟基带信号转换成数字基带信号，该路数字基带信号经串并/并串转换单元转化为四路数字信号(例如：把数字基带信号01100101110001110101110100000111……每隔四位数字提取转换为四路数字信号，第一路提取1、5、9、13、17……位数字:00100100……；第二路提取2、6、10、14、18……位数字:11111101……；第三路提取3、7、11、15、19……位数字:10010001……；第四路提取4、8、12、16、20……位数字:01011101……)，串并转换处理后的四路数字信号分别通过四路4QAM序列编码解码单元实施数字信息编码，编码后的四路数字信息分别进入四路OFDM调制解调单元对编码后的四路数字信息实施正交频分复用调制处理，调制后的正交频分复用(OFDM)信号通过两对——四路射频正交调制解调单元进行3.5GHz高频载波正交调制，调制后的正交射频载波信号通过光学双路正交相干调制单元，把正交射频载波信号加载到光子载波上，调制后的光子载波信号通过标准单模光纤(SSMF)传输到无线信号覆盖远端，经光学相干解调光电探测单元解调出四路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流，四路射频正交并行码流分别通过四个射频滤波放大处理单元对其进行射频滤波、放大处理，再分别通过四路天线发射到4x4MIMO无线终端设备。
上述超高速光纤无线MIMO传输系统的上行传输链路：四部分射频滤波放大处理单元模块对应的四路收发天线接收到4x4MIMO无线终端设备发送过来的无限载波信息后，经过光学双路正交相干调制单元对四路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流进行光子载波调制，调制后的光子载波信号通过标准单模光纤(SSMF)传送到在无线接入网基站机房端，经过光学相干解调光电探测单元解调出四路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流，该四路射频正交并行码流通过两对——四路射频正交调制解调单元解调出OFDM码片，四路码片经过四路OFDM调制解调单元解调出四路4QAM编码信息，四路4QAM编码信息经过四路4QAM序列编码解码单元解码出四路并行的数字信号，四路数字信号再通过串并/并串转换单元将四路信号进行重新打包处理，转换成一路数字基带信号，该路数字基带信号通过A-D/D-A模数数模转换单元将数字基带信号变换成模拟基带信号后输入到无线接入网基站机房端设备。
(二)如图2所示，下行双路正交相干调制光电单元与上行双路正交相干调制光电单元的构造相同，均包括：CW激光器、正交偏振分束器、两个双路正交相干光电调制器及正交偏振合束器；正交偏振分束器与激光器连接，正交偏振分束器的两路输出45度偏振分光和135度偏振分光分别连接一个双路正交光电调制器，两个双路正交光电调制器的输出连接正交偏振合束器；所述双路正交光电调制器采用相位相差π/2的结构设计，每个双路正交光电调制器接入由四路射频正交调制解调单元提供的或两个射频滤波放大处理单元提供的两路4QAM-OFDM-射频正交并行码流。
其中，正交偏振分束器将通信所用CW激光器分成45度和135度两路正交偏振光。四路4QAM-OFDM-射频正交并行码流通过两个光学双路正交相干光电调制器对45度和135度两路正交偏振光进行调制。光学双路正交相干光电调制器采用相位相差π/2(即相位相差90°)结构设计。4QAM-OFDM-射频正交并行码流-1和4QAM-OFDM-射频正交并行码流-2对45度偏振光进行调制，调制后的光子载波信号其相位相差π/2(即相位相差90°)，形成正交，相互不会产生干扰；同样原理，4QAM-OFDM-射频正交并行码流-3和4QAM-OFDM-射频正交并行码流-4对135度偏振光进行调制，调制后的光子载波信号其相位相差π/2(即相位相差90°)，形成正交，相互不会产生干扰。被调制的45度、135度偏振光子载波信号再通过正交偏振合束器将正交的45度、135度偏振光合路。
(三)如图3所示，下行光学相干解调光电探测单元和上行光学相干解调光电探测单元结构相同，均包括：第一正交偏振分束器、本振激光器、第二正交偏振分束器、第一光学耦合器、第二光学耦合器、两个π/2光学相位偏移器、四个1：1光学分路器、八个光电探测器、四个电子减法器；第一正交偏振分束器连接下行双路正交相干调制光电单元或上行双路正交相干调制光电单元，其两路输出45度偏振分光和135度偏振分光分别接入一个光学耦合器；第二正交偏振分束器连接本振激光器，其两路输出45度偏振分光和135度偏振分光分别接入一个光学耦合器；每个光学耦合器的一路输出经一个1：1光学分路器后连接两个光电探测器，该两个光电探测器的输出经电子减法器合路后输出一路4QAM-OFDM-射频正交并行码流；每个光学耦合器另一路输出经π/2光学相位偏移器后再经一个1：1光学分路器后连接两个光电探测器，该两个光电探测器的输出经电子减法器合路后输出又一路4QAM-OFDM-射频正交并行码流。
其中，光学相干解调光电探测单元接收到光纤传送来的光子载波信号后经正交偏振分束器分离出45度、135度正交的偏振光。另一本振激光器(与光学双路正交相干调制单元中的CW激光器相同中心频率)通过正交偏振分束器分离出45度、135度正交的偏振光。
两组45度偏振光通过光学耦合器耦合后实施两路光耦合输出。其中一路耦合输出光信号通过1：1光学分路器进行分路，分路后的光信号分别通过两个光电探测器进行光电转换，转换后的两路电信号再通过电子减法器输出4QAM-OFDM-射频正交并行码流-1调制信号；其中另外一路耦合输出光信号通过π/2光学相位偏移器对其相位实施π/2(即相位90°)偏移，再通过1：1光学分路器进行分路，分路后的光信号分别通过两个光电探测器光电转换，转换后的两路电信号再通过电子减法器输出4QAM-OFDM-射频正交并行码流-2调制信号。
同样原理，两组135度偏振光通过光学耦合器耦合后实施两路光耦合输出。其中一路耦合输出光信号通过1：1光学分路器进行分路，分路后的光信号分别通过两个光电探测器进行光电转换，转换后的两路电信号再通过电子减法器输出4QAM-OFDM-射频正交并行码流-3调制信号；其中另外一路耦合输出光信号通过π/2光学相位偏移器对其相位实施π/2(即相位90°)偏移，再通过1：1光学分路器进行分路，分路后的光信号分别通过两个光电探测器进行光电转换，转换后的两路电信号再通过电子减法器输出4QAM-OFDM-射频正交并行码流-4调制信号。
(四)如图4所示，所述四个射频滤波放大处理单元的构造相同，以射频滤波放大处理单元01为例进行说明，各自包括：第一滤波器、第一双工器、功放、低噪放、第二双工器及第二滤波器；其中，第一滤波器具有下上行接口，分别连接下行光学相干解调光电探测单元和上行光学双路正交相干调制单元；第一时分双工器与第一滤波器连接；第一时分双工器进而分别连接功放和低噪放，功放和低噪放进而连接第二时分双工器；第二时分双工器还与第二滤波器连接，第二滤波器进而连接所述射频收发天线。
下行传输链路：4QAM-OFDM-射频正交并行码流-1调制信号通过滤波器001滤波，进入双工器001、功放001、双工器001、滤波器001后通过天线发射出去；上行传输链路：天线接收到来自移动终端的无线信号后，经过滤波器001、双工器001、低噪放001、双工器001、滤波器001后输出4QAM-OFDM-射频正交并行码流-1调制信号。此外，射频滤波放大处理单元的监控部分实施对各个模块检测与控制，供电部分对各个有源模块进行电源供电。
上述超高速光纤无线MIMO传输系统的工作原理及方法说明：
(一)四路光子载波信息正交原理及方法
光信息光子由很多振动方向，其振动方向垂直于光子传播方向，正交偏振分束器将通信所用CW激光器分成两路正交的45度、135度两路偏振光(相位时刻都相差90°)，使得这两路偏振光加载射频调制信息合路后在同一根光纤中传输互不影响。
光学双路正交相干光电调制器其每路调制后的光子信息相位时刻都相差90°，即是调制后的两路光子载波信号时刻都发生着正交。
因此，四路4QAM-OFDM-射频正交并行码流调制信号通过正交偏振分束器、两个光学双路正交相干光电调制器加载于CW激光光波之上后的四路光子载波信号时刻都正交着，其在光纤中传播互不影响，这也避免了传输干扰的产生。通过光学正交偏振态、光信息相位正交调制降低光信号传输啁啾与色散，遏制光学噪声对上行射频功放的噪声贡献，降低射频上行信号噪声对基站的干扰。
(二)四路光子载波信息光学相干解调光电探测原理及方法
光学相干解调光电探测单元接收到光纤传送来的光子载波信号后经正交偏振分束器分离出45度、135度正交的偏振光。另一本振激光器(与光学双路正交相干调制单元中的CW激光器相同中心频率)通过激光偏振分束器分离出45度、135度正交的偏振光。
两组45度偏振光通过光学耦合器耦合后实施两路光耦合输出。其中一路耦合输出光信号通过1：1光学分路器进行分路，分路后的光信号分别通过两个光电探测器光电转换，转换后的两路电信号再通过电子减法器输出其中第一路4QAM-OFDM-射频正交并行码流-1调制信号；另外一路耦合输出光信号通过π/2光学相位偏移器对其相位实施π/2(即相位90°)偏移，再通过1：1光学分路器进行分路，分路后的光信号分别通过两个光电探测器光电转换，转换后的两路电信号再通过电子减法器输出其中第二路4QAM-OFDM-射频正交并行码流-2调制信号。
同样原理，两组135度偏振光通过光学耦合器耦合后实施两路光耦合输出。其中一路耦合输出光信号通过1：1光学分路器进行分路，分路后的光信号分别通过两个光电探测器光电转换，转换后的两路电信号再通过电子减法器输出其中第三路4QAM-OFDM-射频正交并行码流-3调制信号；另外一路耦合输出光信号通过π/2光学相位偏移器对其相位实施π/2(即相位90°)偏移，再通过1：1光学分路器进行分路，分路后的光信号分别通过两个光电探测器光电转换，转换后的两路电信号再通过电子减法器输出其中第四路4QAM-OFDM-射频正交并行码流-4调制信号。
(三)串并/并串转换单元设计方法
串并转换是将数字基带信号转化为四路数字信号，转换方法例如：把数字基带信号01100101110001110101110100000111……每隔四位数字提取转换为四路数字信号，第一路提取1、5、9、13、17……位数字:00100100……；第二路提取2、6、10、14、18……位数字:11111101……；第三路提取3、7、11、15、19……位数字:10010001……；第四路提取4、8、12、16、20……位数字:01011101……。
同理并串转换是将四路数字信号转化成一路数字信号，转换方法例如：第一路数字:00100100……，第二路数字:11111101……，第三路数字:10010001……，第四路数字:01011101……。把第一路作为1、5、9、13、17……位，第二路作为2、6、10、14、18……位，第三路3、7、11、15、19……位，第四路作为4、8、12、16、20……位，组成一路数字信号01100101110001110101110100000111……。
串并/并串转换单元，时间序列上保持严格同步，串并转换单元输入数据速率56Gbit/s，每路并行信号数据输出速率为56/4Gbit/s，即每路并行信号速率为14Gbit/s。
(四)四路4QAM序列编码解码单元设计方法
四路相同QAM编码器，在时间序列上保持严格同步，每个符号占用2位，即是22＝4种变化，即4QAM。4QAM编码器输出Q和I两路多进制信号。4QAM编码器对串并转换后的四路数字基带信号经行重新编码，生成四路4QAM码型序列，共计八路Q和I多进制信号。
四路QAM解码器，其原理设计方法与四路相同QAM编码器过程互逆，原理方法设计过程不再累述。
(五)四路OFDM调制解调单元设计方法
四路OFDM调制器，在时间序列上保持严格同步，其每路OFDM调制过程设计方法及参数设计相同。例如第一路OFDM调制，其数据OFDM调制变换处理过程：基带数据输入——>串并转换——>逆傅里叶变换——>添加冗余前缀——>并串转换——>数模转换——>滤波整形——>OFDM信号输出；参数设计:512个子载波，256个位置阵列，1024个傅里叶变换点，冗余前缀点为0。
四路OFDM解调器，在时间序列上保持严格同步，其每路OFDM解调过程设计方法及参数设计相同。例如第一路OFDM解调，其数据OFDM解调变换处理过程：OFDM信号输入——>滤波整形——>模数转换——>串并转换——>添加冗余前缀——>傅里叶变换——>并串转换——>基带数据输出；参数设计:参考速率是14/2Gbit/s,即参考速率为7Gbit/s,512个子载波，256个位置阵列，1024个傅里叶变换点，冗余前缀点为0。
(五)四路射频正交调制解调单元设计方法
四路射频正交调制器，在时间序列上保持严格同步，其每路射频正交调制过程设计方法及参数设计相同。每路参数设计：载波调制频率3.5GHz，相位为0度。
四路射频正交解调器，在时间序列上保持严格同步，其每路射频正交解调过程设计方法及参数设计相同。每路参数设计：载波解调频率3.5GHz，相位为0度，截止频率为14G/2，即是7GHz，滤波类型为余弦滚动截止滤波。
本发明的有益效果：(1)提供一种基于3.5GHz载波实现56Gbit/s的超高速光纤无线4x4MIMO传输系统；(2)提供一种四路4QAM序列编码两级不同格式正交射频调制的高速收发的方法；(3)提供一种45度与135度激光偏振分合束双路正交相干调制方法；(4)提供一种45度与135度激光偏振分束相干解调光电探测方法；(5)提供一种自动除噪降低噪声干扰的方法；(6)提供一种Beyond4G(5G)未来移动通信无线接入的一种系统及方法；(7)提供一种Beyond4G(5G)未来移动通信基站与基站间高速光纤传输的一种方法；(8)用光纤作为传输链路，降低施工难度，减少施工成本；(9)提供单根光纤双向传输，减少光纤与光收发器的使用，大大降低成本；(10)可有效控制3.5GHz天线口功率，提高室内外网络速率和通信质量；(11)根据业务需求，可远程调节3.5GHz天线口功率，控制覆盖范围，做到节能降耗；(12)提供智能实时监控，减少维护人员出勤，减低维护成本；(13)使用复合光纤光缆，提供远程供电功能，解决射频滤波放大处理单元取电难问题。
Claims (7)
1.一种超高速光纤无线MIMO传输系统，其特征在于，包括：模数/数模转换单元，与基站连接；串并/并串转换单元，与所述模数/数模转换单元连接；四路4QAM序列编码解码单元，与所述串并/并串转换单元连接；四路OFDM调制解调单元，与所述四路4QAM序列编码解码单元连接；四路射频正交调制解调单元，与所述四路OFDM调制解调单元连接；下行光学双路正交相干调制单元，与所述四路射频正交调制解调单元的下行接口连接；下行光学相干解调光电探测单元，通过光纤与所述下行光学双路正交相干调制单元连接；四个射频滤波放大处理单元，其下行接口均与所述下行光学相干解调光电探测单元连接；四路射频收发天线，分别与所述四个射频滤波放大处理单元连接；上行光学相干调制光电探测单元，与所述四个射频滤波放大处理单元的上行接口连接；上行光学相干解调光电探测单元，通过光纤与所述上行光学相干调制光电探测单元连接，进而与所述四路射频正交调制解调单元的上行接口连接。
2.根据权利要求1所述的超高速光纤无线MIMO传输系统，其特征在于，所述下行双路正交相干调制光电单元与上行双路正交相干调制光电单元的构造相同，均包括：CW激光器、正交偏振分束器、两个双路正交相干光电调制器及正交偏振合束器；正交偏振分束器与激光器连接，正交偏振分束器的两路输出45度偏振分光和135度偏振分光分别连接一个双路正交光电调制器，两个双路正交光电调制器的输出连接正交偏振合束器；所述双路正交光电调制器采用相位相差π/2的结构设计，每个双路正交光电调制器接入由四路射频正交调制解调单元提供的或两个射频滤波放大处理单元提供的两路4QAM-OFDM-射频正交并行码流。
3.根据权利要求2所述的超高速光纤无线MIMO传输系统，其特征在于，所述下行光学相干解调光电探测单元和上行光学相干解调光电探测单元结构相同，均包括：第一正交偏振分束器、本振激光器、第二正交偏振分束器、第一光学耦合器、第二光学耦合器、两个π/2光学相位偏移器、四个1：1光学分路器、八个光电探测器、四个电子减法器；第一正交偏振分束器连接下行双路正交相干调制光电单元或上行双路正交相干调制光电单元，其两路输出45度偏振分光和135度偏振分光分别接入一个光学耦合器；第二正交偏振分束器连接本振激光器，其两路输出45度偏振分光和135度偏振分光分别接入一个光学耦合器；每个光学耦合器的一路输出经一个1：1光学分路器后连接两个光电探测器，该两个光电探测器的输出经电子减法器合路后输出一路4QAM-OFDM-射频正交并行码流；每个光学耦合器另一路输出经π/2光学相位偏移器后再经一个1：1光学分路器后连接两个光电探测器，该两个光电探测器的输出经电子减法器合路后输出又一路4QAM-OFDM-射频正交并行码流。
4.根据权利要求3所述的超高速光纤无线MIMO传输系统，其特征在于，所述四个射频滤波放大处理单元的构造相同，各自包括：第一滤波器、第一双工器、功放、低噪放、第二双工器及第二滤波器；其中，第一滤波器具有下上行接口，分别连接下行光学相干解调光电探测单元和上行光学双路正交相干调制单元；第一时分双工器与第一滤波器连接；第一时分双工器进而分别连接功放和低噪放，功放和低噪放进而连接第二时分双工器；第二时分双工器还与第二滤波器连接，第二滤波器进而连接所述射频收发天线。
5.一种基于权利要求1至4所述超高速光纤无线MIMO传输系统的传输方法，其特征在于，包括：
下行过程：
(1)基站随机模拟基带信号输入到模数数模转换单元，把模拟基带信号转换成数字基带信号；
(2)数字基带信号经串并/并串转换单元转化为四路数字信号；
(3)串并转换处理后的四路数字信号分别通过四路4QAM序列编码解码单元实施数字信息编码；
(4)编码后的四路数字信息分别进入四路OFDM调制解调单元进行编码，编码后的四路数字信息实施正交频分复用调制处理；
(5)调制处理后的正交频分复用信号通过四路射频正交调制解调单元进行3.5GHz高频载波正交调制，调制后的正交射频载波信号通过下行光学双路正交相干调制单元，把正交射频载波信号加载到光子载波上；
(6)调制后的光子载波信号通过光纤传输到无线信号覆盖远端，经下行光学相干解调光电探测单元解调出四路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流；
(7)四路射频正交并行码流分别通过四个射频滤波放大处理单元对其进行射频滤波、放大处理，再分别通过四路射频收发天线发射；
上行过程：
(a)四个射频滤波放大处理单元对应的四路射频收发天线接收到4x4MIMO无线终端设备发送过来的无限载波信息；
(b)经过上行光学双路正交相干调制单元对四路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流进行光子载波调制；
(c)调制后的光子载波信号通过光纤传送到上行光学相干解调光电探测单元，经上行光学相干解调光电探测单元解调出四路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流；；
(d)四路射频正交并行码流通过四路射频正交调制解调单元解调出OFDM码片，四路码片经过四路OFDM调制解调单元解调出四路4QAM编码信息，
(e)四路4QAM编码信息经过四路4QAM序列编码解码单元解码出四路并行的数字信号；
(f)四路数字信号再通过串并/并串转换单元将四路信号进行重新打包处理，转换成一路数字基带信号；
(g)该路数字基带信号通过模数数模转换单元将数字基带信号变换成模拟基带信号后输入到无线接入网基站机房端设备。
6.根据权利要求5所述的超高速光纤无线MIMO传输方法，其特征在于，所述调制后的正交射频载波信号通过下行或上行光学双路正交相干调制单元，把正交射频载波信号加载到光子载波上，具体方法为：将通信所用激光器分成两路正交的45度、135度两路偏振光，分别提供给两个双路正交光电调制器；其中S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流通过双路光电调制器调制45度偏振光，双路光电调制器采用相位相差π/2结构设计，两路不同制式的调制信号对45度偏振光进行调制，调制后的光载波信号其相位相差π/2，形成正交，相互不会产生干扰；同样原理，另外两路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流通过另一双路光电调制器调制135度偏振光，双路光电调制器采用相位相差π/2结构设计，两路不同制式的调制信号对135度偏振光进行调制，调制后的光载波信号其相位相差π/2，形成正交，相互不会产生干扰；被调制的45度、135度偏振光载波信号再通过正交偏振合束器将正交的45度、135度偏振光合路。
7.根据权利要求6所述的超高速光纤无线MIMO传输方法，其特征在于，所述下行或上行光学相干解调光电探测单元解调出四路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流，具体方法为：光学相干解调光电探测单元接收到光纤传送来的光载波信号后经第一正交偏振分束器分离出45度、135度正交的偏振光，同时本振激光器通过第二正交偏振分束器分离出45度、135度正交的偏振光；两组45度偏振光通过第一光学耦合器耦合后实施两路光耦合输出，其中一路耦合输出光信号通过1：1光学分路器进行分路，分路后的光信号分别通过两个光电探测器光电转换，转换后的两路电信号再通过电子减法器输出一路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流，其中另外一路耦合输出光信号通过π/2光学相位偏移器对其相位实施π/2偏移，再通过1：1光学分路器进行分路，分路后的光信号分别通过两个光电探测器光电转换，转换后的两路电信号再通过电子减法器输出又一路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流；同样原理，两组135度偏振光通过第二光学耦合器耦合后实施两路光耦合输出，其中一路耦合输出光信号通过1：1光学分路器进行分路，分路后的光信号分别通过两个光电探测器光电转换，转换后的两路电信号再通过电子减法器输出一路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流，其中另外一路耦合输出光信号通过π/2光学相位偏移器对其相位实施π/2偏移，再通过1：1光学分路器进行分路，分路后的光信号分别通过两个光电探测器光电转换，转换后的两路电信号再通过电子减法器输出又一路S/P-4QAM-OFDM射频正交并行码流。
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016078611A1 (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-26 | Huawei Technologies Co., Ltd. | System and method for multi-user multiple input multiple output communications |
| CN107040311A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-08-11 | 广东科学技术职业学院 | 一种自零差相干探测的双向光子射频传输系统及其信号处理实现方法 |
| CN107070835A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-08-18 | 广东科学技术职业学院 | 一种相位自锁定自相干探测的双向光子射频ofdm系统及其信号处理实现方法 |
| CN107920177A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-04-17 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种超高速调制解调器射频实现装置 |
| CN108964741A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-12-07 | 上海卫星工程研究所 | 一种星载x频段高速数传系统 |
| CN109428649A (zh) * | 2017-09-01 | 2019-03-05 | 华为技术有限公司 | 光信号传输系统及光信号传输方法 |
| CN110072243A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-07-30 | 嘉兴思睿通信科技有限公司 | 一种增强5g移动宽带覆盖场景的方法及系统 |
| CN110401484A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-11-01 | 上海微小卫星工程中心 | 一种基于mimo的星载相干激光通信分集系统 |
| CN111327341A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-06-23 | 上海理工大学 | 单天线异频信号处理模组、多路信号传输装置及应用 |
| WO2022089268A1 (zh) * | 2020-10-27 | 2022-05-05 | 华为技术有限公司 | 信号接收装置和信号接收方法 |
| CN115225158A (zh) * | 2022-07-02 | 2022-10-21 | 北京浦丹光电股份有限公司 | 变频系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102098105A (zh) * | 2011-01-06 | 2011-06-15 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种自适应调制的光纤通信的方法及系统 |
| CN102761373A (zh) * | 2011-04-28 | 2012-10-31 | 北京邮电大学 | 一种实现相干接收的高速大容量无源光网络系统及方法 |
| CN103457902A (zh) * | 2013-09-13 | 2013-12-18 | 北京邮电大学 | 一种wdm-pon有线/无线可选择接入系统和方法 |
| CN103635853A (zh) * | 2011-07-01 | 2014-03-12 | 日本电气株式会社 | Rz光调制器和rz光调制方法 |
| CN203942526U (zh) * | 2014-06-24 | 2014-11-12 | 广东科学技术职业学院 | 超高速光纤无线mimo传输系统 |
-
2014
- 2014-06-24 CN CN201410289406.6A patent/CN104104417B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102098105A (zh) * | 2011-01-06 | 2011-06-15 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种自适应调制的光纤通信的方法及系统 |
| CN102761373A (zh) * | 2011-04-28 | 2012-10-31 | 北京邮电大学 | 一种实现相干接收的高速大容量无源光网络系统及方法 |
| CN103635853A (zh) * | 2011-07-01 | 2014-03-12 | 日本电气株式会社 | Rz光调制器和rz光调制方法 |
| CN103457902A (zh) * | 2013-09-13 | 2013-12-18 | 北京邮电大学 | 一种wdm-pon有线/无线可选择接入系统和方法 |
| CN203942526U (zh) * | 2014-06-24 | 2014-11-12 | 广东科学技术职业学院 | 超高速光纤无线mimo传输系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 景琴琴: "Radio over Fiber 系统中光载毫米波的产生和传输技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 * |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016078611A1 (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-26 | Huawei Technologies Co., Ltd. | System and method for multi-user multiple input multiple output communications |
| US10211891B2 (en) | 2014-11-21 | 2019-02-19 | Futurewei Technologies, Inc. | System and method for multi-user multiple input multiple output communications |
| CN107070835A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-08-18 | 广东科学技术职业学院 | 一种相位自锁定自相干探测的双向光子射频ofdm系统及其信号处理实现方法 |
| CN107070835B (zh) * | 2017-03-29 | 2023-04-25 | 广东科学技术职业学院 | 一种相位自锁定自相干探测的双向光子射频ofdm系统及其信号处理实现方法 |
| CN107040311A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-08-11 | 广东科学技术职业学院 | 一种自零差相干探测的双向光子射频传输系统及其信号处理实现方法 |
| CN107040311B (zh) * | 2017-04-19 | 2023-04-28 | 珠海经济特区伟思有限公司 | 一种自零差相干探测的双向光子射频传输系统及其信号处理实现方法 |
| US11082131B2 (en) | 2017-09-01 | 2021-08-03 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Optical signal transmission system and optical signal transmission method |
| CN109428649A (zh) * | 2017-09-01 | 2019-03-05 | 华为技术有限公司 | 光信号传输系统及光信号传输方法 |
| CN107920177A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-04-17 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种超高速调制解调器射频实现装置 |
| CN107920177B (zh) * | 2017-12-28 | 2019-08-30 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种超高速调制解调器射频实现装置 |
| CN108964741A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-12-07 | 上海卫星工程研究所 | 一种星载x频段高速数传系统 |
| CN110072243A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-07-30 | 嘉兴思睿通信科技有限公司 | 一种增强5g移动宽带覆盖场景的方法及系统 |
| CN110401484A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-11-01 | 上海微小卫星工程中心 | 一种基于mimo的星载相干激光通信分集系统 |
| CN111327341A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-06-23 | 上海理工大学 | 单天线异频信号处理模组、多路信号传输装置及应用 |
| CN111327341B (zh) * | 2020-01-14 | 2021-08-24 | 上海理工大学 | 单天线异频信号处理模组、多路信号传输装置及使用方法 |
| WO2022089268A1 (zh) * | 2020-10-27 | 2022-05-05 | 华为技术有限公司 | 信号接收装置和信号接收方法 |
| CN115225158A (zh) * | 2022-07-02 | 2022-10-21 | 北京浦丹光电股份有限公司 | 变频系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104104417B (zh) | 2017-12-05 |
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