CN105227235A - 载频不同的全双工光通信系统 - Google Patents

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武学颖
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Abstract

本发明提供一种载频不同的全双工光通信系统，包括至少两个发射接收单元，所述发射接收单元包括发射子单元和接收子单元；所述发射子单元用于生成发射基带信号并进行调制得到调制信号，将所述调制信号加载到光源上，发射光信号；各所述发射接收单元的发射子单元各自生成的所述调制信号的频率各不相同、各自发射的所述光信号的波长相同；所述接收子单元用于接收单个或多个所述发射子单元发射的光信号并转换为电信号，过滤提取所述电信号在预设频段内的有效信号，对所述有效信号进行解调，接收解调得到的单个或多个接收基带信号。本发明利用载频区分双工信号，在点对点的光信号传输中利用单色光完成传输，简化了系统模块，增强了系统可移植性。

Description

载频不同的全双工光通信系统
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种载频不同的全双工光通信系统。
背景技术
无线光通信是指一种通过在自由空间传输光信号，以实现点对点、点对多点或者多点对多点的双工通信技术。无线光通信具有传输速率高、抗干扰性强、不需申请波长许可、成本低、体积小、功耗低等优点。在宽带接入、局域网互联、深空通信等领域有着广泛的应用前景。
一个无线光通信系统通常包括发射机、信道和接收机，在双工传输的情况下，每一端都设有对应的光发射机和接收机。现有的一些双工光通信系统，在收发两端通过不同波长的光源进行区分。图1为现有技术中光通信系统的两端之间进行光通信的示意图。如图1所示，第一端的第一发射单元20配备850nm发射设备、第一接收单元40配备940nm接收设备，第二端的第二发射单元20配备940nm发射设备，第二接收单元40配备850nm接收设备。本端的接收设备需要和对应端的发射设备一一对应。
图1所示的无线光通信系统采用不同波长的光完成双工通信，这就需要在发射端和接收端各自对应一套发射和接收装置。如果第一端的发射设备发射的光的波长和第二端的接收设备的接收光波长不匹配就会出现无法通信的情况，因此在安装设备时就需要特别注意不能出任何差错。每次用的光的波长不同，就需要对应调节接收设备，系统的可移植性弱，使用不方便。光通信的两端分别有一套发射和接收设备，导致系统体积大，不便于携带。当图1所示无线光通信系统由两点之间通信扩展到多点之间通信时，上述缺陷会进一步被放大。
针对上述缺陷，出现了一种同频全双工通信方法，上行发送信号采用左旋复载波进行调制，下行发送信号采用右旋复载波进行调制，对应的，上行接收信号采用右旋复载波进行解调制，下行接收信号采用左旋复载波进行解调制，然而该方法仅对两点之间的通信提出了解决方案，并不能解决多点无线光通信系统中的上述缺陷。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明提供一种利用调制信号的频率完成双工信号间的区分，从而无需使用在不同信道发射接收不同波长的光信号的载频不同的全双工光通信系统，进一步在每一端使用模块化、一体化、完全一致的发射接收设备，简化系统的体积，增强系统的灵活性和适用范围。
本发明提供一种载频不同的全双工光通信系统，包括至少两个发射接收单元，所述发射接收单元包括发射子单元和接收子单元；
所述发射子单元用于生成发射基带信号并进行调制得到调制信号，将所述调制信号加载到光源上，发射光信号；各所述发射接收单元的发射子单元各自生成的所述调制信号的频率各不相同、各自发射的所述光信号的波长相同；
所述接收子单元用于接收单个或多个所述发射子单元发射的光信号并转换为电信号，过滤提取所述电信号在预设频段内的有效信号，对所述有效信号进行解调，接收解调得到的单个或多个接收基带信号。
本发明诸多实施例提供的载频不同的全双工光通信系统基于载波频率不同，在点对点的光信号传输中利用单色光完成传输，极大的简化了系统设计；各接收端使用相同的光探测器接收信号，简化了系统模块，减小了通信成本；
本发明一些实施例提供的载频不同的全双工光通信系统各发射接收单元使用的发射设备和接收设备完全相同，从而实现了将发射设备和接收设备集成设计为一体化，避免了多套设备可能造成的使用混乱的同时，又通过模块化处理减小了系统体积，增强了后期设备的可移植性；
本发明诸多实施例提供的载频不同的全双工光通信系统通过载频区分信号，在数字信号处理部分即可完成，不需要改变原有的硬件结构，系统更新阻力小、成本低，同时还具有操作简便等特点。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
图1为现有技术中一种光通信系统两端之间进行光通信的示意图。
图2为本发明第一实施例中载频不同的全双工光通信系统的结构示意图。
图3为本发明第二实施例中载频不同的全双工光通信系统的结构示意图。
图4为本发明优选实施例中发射接收单元的结构示意图。
图5为本发明优选实施例中滤波模块根据预设频段过滤提取有效信号的频段示意图。
附图标记说明：
20发射单元
40接收单元
10发射接收单元
101发射子单元
103接收子单元
1011信号生成模块
1013调制模块
1015驱动模块
1017光源
1031光电转换模块
1033滤波模块
1035解调模块
1037检测接收模块
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
图2为本发明第一实施例中载频不同的全双工光通信系统的结构示意图。
如图2所示，在本实施例中，本发明载频不同的全双工光通信系统包括两个发射接收单元10，发射接收单元10包括发射子单元101和接收子单元103。
第一发射子单元101生成第一发射基带信号并进行调制得到频率为fa的第一调制信号，将所述第一调制信号加载到光源上，发射第一光信号。
第二发射子单元101生成第二发射基带信号并进行调制得到频率为fb的第二调制信号，将所述第二调制信号加载到光源上，发射第二光信号。
所述第一光信号和所述第二光信号的波长相同。
第二接收子单元103接收第一发射子单元101发射的第一光信号并转换为第一电信号，过滤提取所述第一电信号在预设频段(包含频率fa)内的第一有效信号，对所述第一有效信号进行解调，接收解调得到的第一接收基带信号。
第一接收子单元103接收第二发射子单元101发射的第二光信号并转换为第二电信号，过滤提取所述第二电信号在预设频段(包含频率fb)内的第二有效信号，对所述第二有效信号进行解调，接收解调得到的第二接收基带信号。
上述实施例基于载波频率不同，在点对点的光信号传输中利用相同波长的单色光完成传输，简化了系统设计；两接收端可使用相同的光探测器接收信号，简化了系统模块，减小了通信成本。
图3为本发明第二实施例中载频不同的全双工光通信系统的结构示意图。
如图3所示，在本实施例中，本发明载频不同的全双工光通信系统包括n个发射接收单元10，各发射接收单元10分别包括发射子单元101和接收子单元103，n为大于等于3的正整数。
第k发射子单元101生成第k发射基带信号并进行调制得到频率为fk-1的第k调制信号，将所述第k调制信号加载到光源上，发射第k光信号,其中，k＝1,2,…,n。
所述n个发射子单元101发射的光信号的波长相同。
第一接收子单元103接收第二发射子单元101至第n发射子单元101分别发射的光信号并转换为电信号，过滤提取所述电信号在预设的第一接收子单元的对应频段内的1个或多个(不大于n-1个)有效信号，并对该有效信号进行解调，接收解调得到的一个或多个有效信号。
类似的，第二接收子单元103至第n接收子单元103分别转换各自接收的光信号，过滤有效信号并解调，最终接收解调得到的各接收基带信号。
图4为本发明优选实施例中发射接收单元的结构示意图。
如图4所示，在一优选实施例中，发射子单元101包括：
信号生成模块1011，用于生成所述发射基带信号；
调制模块1013，与信号生成模块1011连接，用于对所述发射基带信号进行调制，得到调制信号；各发射接收单元10的调制模块各自生成的所述调制信号的频率各不相同；
驱动模块1015，与调制模块1013连接，用于将所述调制信号加载到光源1017上；
光源1017，与驱动模块1015连接，用于在驱动模块1015的驱动下发射光信号。各发射接收单元10的光源1017各自发射的所述光信号的波长相同。
图5为本发明优选实施例中滤波模块根据预设频段过滤提取有效信号的频段示意图。
如图5所示，在一优选实施例中，各发射接收单元10的调制模块1013各自生成的调制信号的频率间隔不小于预设的频段带宽。该设置保证了滤波模块1033根据预设的频段带宽仅保留对应频率的信号，而不会保留其它频率的信号。
如图4所示，在一优选实施例中，接收子单元103包括：
光电转换模块1031，用于探测接收所述光信号，并将所述光信号转换为电信号；
滤波模块1033，与光电转换模块1031连接，用于根据预设的频段过滤提取所述电信号在预设频段内的有效信号；
解调模块1035，与滤波模块1033连接，用于对所述有效信号进行解调，得到单个或多个接收基带信号；
检测接收模块1037，与解调模块1035连接，用于检测接收所述单个或多个接收基带信号。
在一优选实施例中，滤波模块1033内设有放大电路，用于放大所述电信号。
在一优选实施例中，发射接收单元10为一体化装置，发射子单元101和接收子单元103集成在所述一体化装置中。
上述一些实施例提供的载频不同的全双工光通信系统各发射接收单元使用的发射设备和接收设备完全相同，从而实现了将发射设备和接收设备集成设计为一体化，避免了多套设备可能造成的使用混乱的同时，又通过模块化处理减小了系统体积，增强了后期设备的可移植性。
上述诸多实施例提供的载频不同的全双工光通信系统通过载频区分信号，在数字信号处理部分即可完成，不需要改变原有的硬件结构，系统更新阻力小、成本低，同时还具有操作简便等特点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种载频不同的全双工光通信系统，其特征在于，包括至少两个发射接收单元，所述发射接收单元包括发射子单元和接收子单元；
所述发射子单元用于生成发射基带信号并进行调制得到调制信号，将所述调制信号加载到光源上，发射光信号；各所述发射接收单元的发射子单元各自生成的所述调制信号的频率各不相同、各自发射的所述光信号的波长相同；
所述接收子单元用于接收单个或多个所述发射子单元发射的光信号并转换为电信号，过滤提取所述电信号在预设频段内的有效信号，对所述有效信号进行解调，接收解调得到的单个或多个接收基带信号。
2.根据权利要求1所述的全双工光通信系统，其特征在于，所述发射子单元包括：
信号生成模块，用于生成所述发射基带信号；
调制模块，与所述信号生成模块连接，用于对所述发射基带信号进行调制，得到调制信号；各所述发射接收单元的调制模块各自生成的所述调制信号的频率各不相同；
驱动模块，与所述调制模块连接，用于将所述调制信号加载到光源上；
光源，与所述驱动模块连接，用于在所述驱动模块的驱动下发射光信号；各所述发射接收单元的光源各自发射的所述光信号的波长相同。
3.根据权利要求2所述的全双工光通信系统，其特征在于，所述各发射接收单元的调制模块各自生成的调制信号的频率间隔不小于预设的频段带宽。
4.根据权利要求2所述的全双工光通信系统，其特征在于，所述接收子单元包括：
光电转换模块，用于探测接收所述光信号，并将所述光信号转换为电信号；
滤波模块，与所述光电转换模块连接，用于根据预设的频段过滤提取所述电信号在预设频段内的有效信号；
解调模块，与所述滤波模块连接，用于对所述有效信号进行解调，得到单个或多个接收基带信号；
检测接收模块，与所述解调模块连接，用于检测接收所述单个或多个接收基带信号。
5.根据权利要求4所述的全双工光通信系统，其特征在于，所述滤波模块内设有放大电路，用于放大所述电信号。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的全双工光通信系统，其特征在于，所述发射接收单元为一体化装置，所述发射子单元和所述接收子单元集成在所述一体化装置中。
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