CN106452596B - 一种WDM-RoF系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种WDM‑RoF系统，包括中心站、次级中心站和基站，次级中心站包括双臂马赫‑曾德尔调制器、振荡器、移相器和波分解复用器，中心站输出的一路光信号输入给双臂马赫‑曾德尔调制器，实现对该路光信号进行副载波调制，振荡器输出两路信号，一路直接加载到调制器的其中一个臂上，另一路通过移相器之后加载到调制器的另一个臂上，调制器对中心站输出的光信号进行光载波抑制调制，并通过波分解复用器的分解后传输到各基站。所以，该系统可有效地解决RoF系统中存在的副载波信号色散和衰减问题。并且，降低了RoF系统的线路施工成本，提升了光纤信道的传输能力，同时又具有结构简单、成本低的优点，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种WDM-RoF系统，为一种与波分复用无源光网络相兼容的光载无线宽带通信系统。
背景技术
随着移动通信用户、特别是宽带用户数的激增，对带宽和容量需求越来越大，对服务质量的要求越来越高，传统无线通信的频谱资源紧张，带宽和承载数据能力有限。光载无线(RoF，Radio over Fiber)宽带技术作为解决该问题的有效方案，成为目前该领域的研究热点。RoF技术既融合了光纤通信大容量、高速率、低损耗的特点，同时具有移动通信高度灵活性接入的特点，符合未来5G(Fifth Generation)移动通信的发展趋势，能满足吉比特量级业务量的需求。
由于高频载波的无线传播距离受到限制，需要更密集的蜂窝结构来提升信号的覆盖能力，满足通信用户的需求，众多的远端基站需要通过光纤与中心站进行连接，铺设光纤线路的施工成本很高，而现有固定光纤通信网中WDM-PON(Wavelength DivisionMultiplexing Passive Optical Network)应用成熟，同时WDM可有效提升光纤的传输能力。因此，RoF系统与WDM-PON网络相融合，既可以高效利用已有的光纤资源，节约施工成本，同时能够增强RoF系统的灵活性、提升RoF系统的数据承载能力。
传统的RoF系统由中心站和基站组成，中心站与不同基站间通过光纤链路相连，数据和射频载波在中心站利用调制器调制到光载波上，经过光纤传输到达各基站，但调制数据后的高频副载波信号，在光纤中传输存在严重的色散和衰减问题，不利于长距离传输，虽然可通过单边带调制等方式，提高系统的抗色散性能，但要采用复杂器件，如光纤布拉格光栅(FBG)、梳状滤波器等，增加了系统的复杂性和成本，同时，FBG等器件还需要复杂的温控单元保证其稳定工作。此外，现有从中心站到基站的WDM-RoF系统，大多是对各路信号分别调制，这样增加了中心站使用的调制器和本振源数量，成本较高、且结构复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种WDM-RoF系统，用以解决传统的RoF系统结构复杂的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括一种WDM-RoF系统，包括中心站和基站，还包括次级中心站，所述次级中心站包括双臂马赫-曾德尔调制器、振荡器、移相器和波分解复用器，所述中心站输出的一路光信号输入给双臂马赫-曾德尔调制器，实现对该路光信号进行副载波调制，振荡器输出两路信号，一路直接加载到所述双臂马赫-曾德尔调制器的其中一个臂上，另一路通过移相器之后加载到所述双臂马赫-曾德尔调制器的另一个臂上，所述双臂马赫-曾德尔调制器用于对所述中心站输出的一路光信号进行光载波抑制调制，调制后的光信号通过所述波分解复用器的分解后传输到各基站。
所述中心站与次级中心站之间通过单模光纤连接，所述次级中心站与各基站之间通过单模光纤连接。
所述中心站由信号发射模块和波分复用器构成，各信号发射模块输出的光信号通过波分复用器之后合成所述一路光信号。
所述信号发射模块由数据信号源和直调激光器构成，数据信号源输出的数据信息通过直调激光器加载到相应波长的光信号上。
所述基站由光/电探测器、射频放大器和天线构成，光/电探测器对接收到的光信号进行光/电转换，再经射频放大器的放大后由天线发送。
本发明提供的WDM-RoF系统中，发明点在于在原有RoF系统结构中加入了次级中心站，使得RoF系统与现有波分复用无源光网络(WDM-PON)无缝融合。在次级中心站内，首先利用双臂马赫-曾德尔调制器对接收到的中心站输出的光信号实现副载波调制，控制双臂马赫-曾德尔调制器的偏置电压，可使其工作在最小偏置点，并利用移相器调整振荡器输出信号相位，最终实现调制器对WDM信号的光载波抑制调制，调制后的光信号通过波分解复用器将光信号输出给各基站。所以，该系统可有效地解决RoF系统中存在的副载波信号色散和衰减问题。并且，降低了RoF系统的线路施工成本，提升了光纤信道的传输能力，同时又具有结构简单、成本低的优点，具有广阔的应用前景。
虽然该系统中加入了次级中心站，但是无需采用如光纤布拉格光栅(FBG)、梳状滤波器等复杂器件，所以降低了系统的复杂性和成本，同时，避免了使用复杂的温控单元来保证FBG等器件的稳定工作。
另外，在次级中心站中对中心站输出的光信号统一实现副载波调制，减轻了中心站的工作压力，进而可以简化中心站的结构，降低中心站的复杂度和成本。
附图说明
图1是WDM-RoF系统结构示意图；
图2是中心站信号发射模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供的WDM-RoF系统由中心站1、次级中心站5和基站10组成。
其中，中心站与次级中心站间、次级中心站与各基站间均通过单模光纤4连接(这里的单模光纤均用标号4表示，只是为了说明采用同样类型的光纤进行连接，并不表示同一条光纤)。
通过情况下，中心站1与次级中心站5间的距离较远，次级中心站5与各基站10间的距离较近，所以，中心站1与次级中心站5间通过长距离单模光纤连接，次级中心站5与各基站10间通过短距离单模光纤连接。
中心站1由信号发射模块2和波分复用器3构成，其中，如图2所示，信号发射模块由数据信号源14和直调激光器15构成，各数据信号源14发出的对应用户数据通过直调激光器加载到不同波长的光信号上，承载数据的各路光信号通过波分复用器之后复用成一路光信号(WDM光信号)，然后经过单模光纤传输至次级中心站。另外，各直调激光器的波长与波分复用信道相一致。
次级中心站5由双臂马赫-曾德尔调制器(DMZM)8、本地振荡器6、移相器7和波分解复用器9构成。在次级中心站5内，利用双臂马赫-曾德尔调制器8对接收到的WDM光信号实现副载波调制，控制双臂马赫-曾德尔调制器的偏置电压，使其工作在最小偏置点；本地振荡器6输出两路信号，一路直接加载到双臂马赫-曾德尔调制器8的其中一个臂上，另一路输入给移相器7，利用移相器7调整本地振荡器6输出信号的相位，然后加载到双臂马赫-曾德尔调制器8的另一个臂上，实现加载在双臂马赫-曾德尔调制器8两臂的射频信号相位相差180°。此时，双臂马赫-曾德尔调制器8对WDM信号实现光载波抑制调制，调制后的光信号输出给波分解复用器9，波分解复用器9对调制后的光信号按各基站所需进行信号分离，通过光纤传送至各基站。
各基站的结构相同，以其中一个进行说明。基站由光/电探测器11、射频放大器12和天线13构成。首先光/电探测器11对接收到的光信号进行光/电转换，经过探测器的拍频作用，获得射频电信号，其振荡频率为次级中心站本地振荡器频率的二倍，然后利用射频放大器12对射频信号的功率进行放大，最后通过天线13将信号发送给对应的移动端。
由于该系统中涉及到波分复用器和波分解复用器，所以，信号发射模块的个数至少是两个，基站的个数也至少是两个。
针对以上技术方案，以及给出一种应用实例。
假设信号发射模块2的数量为4个，相应地，直调激光器的个数也为4个，直调激光器的频率分别为193.1THz、193.2THz、193.3THz和193.4THz，传输数据速率为2.5Gbps，经调制后的各路光信号通过波分复用器3合成一路WDM信号，经过50km的单模光纤传输至次级中心站5。在次级中心站中，通过双臂马赫-曾德尔调制器8对接收到的WDM信号进行副载波调制，本地振荡器6输出两路频率为10GHz的正弦信号，其中第一路直接与双臂马赫-曾德尔调制器8的一个臂连接，第二路经过固定相移为180°的移相器7，加载到双臂马赫-曾德尔调制器8的另一个臂上，通过控制双臂马赫-曾德尔调制器8两臂的调制电压，使其工作在最小偏置点，此时，双臂马赫-曾德尔调制器8对接收到的WDM光信号实现光载波抑制调制，设置波分解复用器9的各通道中心频率分别为193.1THz、193.2THz、193.3THz和193.4THz，带宽为30GHz，输出各路信号分别通过2km的单模光纤传送到各自基站中。在基站中，首先经过光/电探测器11对接收到的光信号进行光/电转换，由于探测器的拍频作用，得到20GHz的承载数据的射频信号，该信号经过射频放大器12放大后，经天线13将信号发送到移动用户终端，完成了整个WDM-RoF系统的通信。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于在原先RoF系统的基础上，加入次级中心站，所以，本发明的发明点在于次级中心站的结构以及功能，而中心站和基站均属于常规技术，所以，本发明并不局限于上述实施例中对中心站和基站结构的描述。对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种WDM-RoF系统，包括中心站和基站，其特征在于，还包括次级中心站，所述次级中心站包括双臂马赫-曾德尔调制器、振荡器、移相器和波分解复用器，所述中心站输出的一路光信号输入给双臂马赫-曾德尔调制器，实现对该路光信号进行副载波调制，振荡器输出两路信号，一路直接加载到所述双臂马赫-曾德尔调制器的其中一个臂上，另一路通过移相器之后加载到所述双臂马赫-曾德尔调制器的另一个臂上，所述双臂马赫-曾德尔调制器用于对所述中心站输出的一路光信号进行光载波抑制调制，调制后的光信号通过所述波分解复用器的分解后传输到各基站。
2.根据权利要求1所述的WDM-RoF系统，其特征在于，所述中心站与次级中心站之间通过单模光纤连接，所述次级中心站与各基站之间通过单模光纤连接。
3.根据权利要求1所述的WDM-RoF系统，其特征在于，所述中心站由信号发射模块和波分复用器构成，各信号发射模块输出的光信号通过波分复用器之后合成所述一路光信号。
4.根据权利要求3所述的WDM-RoF系统，其特征在于，所述信号发射模块由数据信号源和直调激光器构成，数据信号源输出的数据信息通过直调激光器加载到相应波长的光信号上。
5.根据权利要求1所述的WDM-RoF系统，其特征在于，所述基站由光/电探测器、射频放大器和天线构成，光/电探测器对接收到的光信号进行光/电转换，再经射频放大器的放大后由天线发送。
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