CN107979422B - 光载无线网络节点、无线电接入点及其光载无线通讯系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光载无线网络节点、无线电接入点及其光载无线通讯系统。其中，所述光载无线网络节点包括：激光光源、第一电吸收调制激光器以及第一光耦合器。激光光源传输具有第一波长的第一激光束。第一电吸收调制激光器经由第一电信号调制，以提供具有第二波长的第二激光束。第一光耦合器耦接至激光光源以及第一电吸收调制激光器，并且传输具有第一载波频率的输出激光束。第一载波频率是依据第一波长与第二波长的波长差所决定。

Description

光载无线网络节点、无线电接入点及其光载无线通讯系统
技术领域
本发明涉及微波通讯领域，特别涉及一种光载无线(Radio over Fiber，RoF)网络节点、无线电接入点(Radio Access Point，RAP)及其光载无线通讯系统。
背景技术
随着高质量多媒体应用对资源的要求持续增加，高数据传输速率的需求也因此而增加。为了达到高数据传输速率及提供大传输频宽，数据已通过毫米波(millimeter wave)或太赫兹波(terahertz wave)范围中的高频载波所传输。尽管相较于通过微波传输而言，通过毫米波及太赫兹波传输经常会造成较高的传输损耗，但可以利用光载无线通讯系统将高复杂度的工作由基站移至中央站台以增加通讯系统的无线覆盖率。此外，通过光纤传输数据所造成的传输损耗会少于通过传统同轴电缆传输数据所造成的损耗。因此，近年来利用毫米波或太赫兹波的光载无线科技所受到的关注逐渐增长。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种光载无线网络节点、无线电接入点及其光载无线通讯系统。
具体地说，本发明公开了一种光载无线网络节点，包括：
激光光源，传输具有第一波长的第一激光束；
第一电吸收调制激光器，传输具有第二波长的第二激光束，具有第二波长的所述第二激光束是经由第一电信号调制而成；以及
第一光耦合器，耦接至所述激光光源以及所述第一电吸收调制激光器，用以传输具有第一载波频率的一输出激光束，所述第一载波频率是依据所述第一波长与所述第二波长的波长差所决定。
所述的光载无线网络节点，还包括：
第二电吸收调制激光器，传输具有第三波长的第三激光束，所述第三激光束是经由第二电信号调制而成，其中所述第一光耦合器还耦接至所述第二电吸收调制激光器、接收所述第二激光束与所述第三激光束的结合光信号以及传输所述输出激光束，所述输出激光束还包括依据所述第一波长与所述第三波长的波长差所决定的第二载波频率。
所述的光载无线网络节点，还包括：
第二光耦合器，通过接收所述第二激光束与所述第三激光束以输出所述结合光信号。
所述的光载无线网络节点，还包括：
第三电吸收调制激光器，传输具有第四波长的第四激光束；且其中所述第二光耦合器还接收所述第四激光束与所述输出激光束，所述输出激光束还包括依据所述第一波长与所述第四波长的波长差所决定的第三载波频率。
所述的光载无线网络节点，还包括：
光环行器，接收输入光信号并提供与来自所述第一光耦合器的所述输出激光束之间的隔离；
第一光传感器，耦接至所述光环行器并将所述输入光信号转换为第四电信号；以及
上行链路传输器，传输所述第四电信号于上行链路之中。
所述的光载无线网络节点，还包括：
T型偏压器，接收第一基频信号，并对所述第一基频信号施加直流偏压以产生所述第一电信号，以使所述第一电信号具有全动态范围来提供给所述第一电吸收调制激光器。
本发明还公开了一种无线电接入点，其特征在于，包括：
第一光分路器，接收输入光信号并将所述输入光信号分为第一光信号及第二光信号；
第一光传感器，耦接至所述第一光分路器，所述第一光传感器接收所述第一光信号并将所述第一光信号转换为第一电信号；以及
第二光传感器，耦接至所述第一光分路器，所述第二光传感器接收所述第二光信号并将所述第二光信号转换为第二电信号，
其中所述第一电信号及所述第二电信号是衍伸自所述输入光信号。
所述的无线电接入点，其中所述第一电信号是通过有线或电缆网络连接来传输的第一基频信号，且所述第二电信号是通过天线传输的第一射频信号。
所述的无线电接入点，其中所述输入光信号包括第一载波频率以及第二载波频率，还包括：
第一交错器，耦接至所述第一光分路器，所述第一交错器接收所述第一光信号并自所述第一光信号将所述第二载波频率消除；以及
第二交错器，耦接至所述第一光分路器，所述第二交错器接收所述第二光信号并自所述第二光信号将所述第一载波频率消除。
所述的无线电接入点，其中所述输入光信号还包括一第三载波频率，还包括：
第三交错器，耦接至所述第一光分路器，所述第三交错器接收第三光信号并自所述第三光信号将所述第一载波频率及所述第二载波频率消除；以及
第三光传感器，耦接至所述第一光分路器，所述第三光传感器接收所述第三光信号并将所述第三光信号转换为第三电信号。
所述的无线电接入点，其中还包括：
第二光分路器，耦接至所述第一交错器并将所述第一光信号传输至所述第一光传感器、将第三光信号传输至所述第三光传感器，其中所述第一光传感器还原基频信号且所述第三光传感器还原射频信号。
所述的无线电接入点，其中还包括：
电吸收调制激光器，依据所述第一电信号或所述第二电信号以接收上行链路信号，且所述电吸收调制激光器调制激光束；以及
第一光环行器，耦接至所述电吸收调制激光器及所述第一光分路器，并提供所述激光束与所述输入光信号之间的隔离。
所述的无线电接入点，其中还包括：
第一电环行器，提供与第一功率检测器间的隔离并接收第一电信号；
第二电环行器，提供与第二功率检测器间的隔离并接收第二电信号；
第四功率检测器，将所述第二电信号降频以产生降频第二电信号；以及
开关，将所述第一电信号或所述降频第二电信号耦接至T型偏压器。
所述的无线电接入点，其中所述T型偏压器对所述第一电信号或所述第二电信号施加直流偏压以依据所述第一电信号或所述第二电信号来产生所述上行链路信号，以使所述上行链路信号具有全动态范围来提供给所述电吸收调制激光器。
所述的无线电接入点，其中还包括：
第一电环行器，提供与所述第一功率检测器之间的隔离并接收第一电信号；
第五功率检测器，将所述第一电信号降频以产生降频第一电信号；
第二电环行器，提供与所述第二功率检测器之间的隔离并接收第二电信号；
第四功率检测器，将所述第二电信号降频以产生降频第二电信号；以及
开关，将所述降频第一电信号或所述降频第二电信号耦接至T型偏压器。
本发明还公开了一种光载无线通讯系统，包括：
网络节点，包括：
激光光源，传输具有第一波长的第一激光束；
第一电吸收调制激光器，传输具有第二波长的第二激光束，所述第二激光束是经由第一电信号调制而成；以及
第一光耦合器，耦接至所述激光光源以及所述第一电吸收调制激光器，并且传输具有第一载波频率的一输出激光束，所述第一载波频率是依据所述第一波长与所述第二波长的波长差所决定。
所述的光载无线通讯系统，其中所述网络节点还包括：
第二电吸收调制激光器，传输具有第三波长的第三激光束，所述第三激光束是经由第二电信号调制而成，其中所述第一光耦合器还耦接至所述第二电吸收调制激光器、接收所述第二激光束与所述第三激光束的结合光信号以及传输所述输出激光束，所述输出激光束还包括依据所述第一波长与所述第三波长的波长差所决定的第二载波频率。
所述的光载无线通讯系统，其中还包括：
光环行器，接收输入光信号并提供所述输出激光束与所述第一光耦合器之间的隔离；
第一功率检测器，耦接至所述光环行器，并将所述输入光信号降频为第三电信号；以及
上行链路传输器，传输所述第三电信号于上行链路之中。
所述的光载无线通讯系统，其中还包括：
第一光分路器，接收一输入光信号并将所述输入光信号分为第一光信号及第二光信号；
第一光传感器，耦接至所述第一光分路器，所述第一光传感器接收所述第一光信号并将所述第一光信号转换为第一电信号；以及
第二光传感器，耦接至所述第一光分路器，所述第二光传感器接收所述第二光信号并将所述第二光信号转换为第二电信号，
其中所述第一电信号及所述第二电信号是衍伸自所述输入光信号。
所述的光载无线通讯系统，其中所述输入光信号包括一第一载波频率以及第二载波频率，还包括：
第一交错器，耦接至所述第一光分路器，所述第一交错器接收所述第一光信号并自所述第一光信号将所述第二载波频率消除；以及
第二交错器，耦接至所述第一光分路器，所述第二交错器接收所述第二光信号并自所述第二光信号将所述第一载波频率消除。
所述的光载无线通讯系统，其中所述光载无线还包括：
电吸收调制激光器，依据所述第一电信号或所述第二电信号接收以接收上行链路信号，且所述电吸收调制激光器调制激光束；以及
第一光环行器，耦接至所述电吸收调制激光器与所述第一光分路器，并提供所述激光束与所述输入光信号之间的隔离。
本发明提出的光载无线网络节点、基站以及通讯系统囊括了如下所述的有益效果：
﹙1﹚使用电吸收调制激光器取代其余种激光及光调制器，达到降低成本及易于集成化的效果；
﹙2﹚通过使用激光光源波长差来产生毫米波或太赫兹波，可不需要使用高频混频器及本地震荡源，降低建立这类系统的成本及设计的复杂度；
﹙3﹚通过使用不同波长的电吸收调制激光器，实现可多频谱操作的光载无线通讯系统；
﹙4﹚通过使用功率检测器完成降频转换，可降低或消除混频器及本地震荡源的使用，因此降低建立这类系统的成本及设计的复杂度；
﹙5﹚通过使用光环行器，可以降低双向传输时长程通讯的成本。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举各种实施例，并配合所附图说明如下。
附图说明
图1为本发明第一实施例光载无线通讯系统的实施例示意图；
图2A及2B为本发明第二实施例光载无线通讯系统的实施例示意图；
图3A及3B为本发明第三实施例光载无线通讯系统的实施例示意图；
图4A及4B为本发明第四实施例光载无线通讯系统的实施例示意图；
图5为本发明第五实施例光载无线通讯系统的实施例示意图；
图6为本发明第六实施例光载无线通讯系统的实施例示意图；
图7为本发明第七实施例光载无线通讯系统的实施例示意图；
图8为本发明第八实施例光载无线通讯系统的实施例示意图；
图9A及9B为本发明第九实施例光载无线通讯系统的实施例；
图10A及10B为本发明第十实施例光载无线通讯系统的实施例示意图；
图11为本发明第十一实施例光载无线通讯系统的实施例示意图；
图12为本发明第十二实施例光载无线通讯系统的实施例示意图。
具体实施方式
相较于直接调制激光(Direct Modulation Laser，DML)，使用电吸收调制激光器(Electroabsorption Modulated Laser，EML)除了拥有较大的信号频宽之外，也有着非常低的啁啾(Chirp)，因此较不会受到色散(Dispersion)影响，能够有更大的传输距离。而与马赫-曾德调制器(Mach–Zehnder modulator，MZM)相比，电吸收调制激光器有着较低的成本以及较好的集成化能力，因此能够用来实现低成本且高度集成化的通讯系统。
对设计一个通讯系统而言，能够同时支持不同种类的信号格式非常的重要。相较于直接将多频带电信号输入至光调制器，利用载入不同波长光源的方式将不会受限于光调制器的频宽，尤其是在毫米波及太赫兹波的使用中会需要非常大带宽(high bandwidths)的光调制器。
鉴于上述的情形，本发明提出一种低成本且易于集成化的多频带光载无线通讯系统。在本发明提出的多频带光载无线通讯系统中，下行链路﹙downlink)可用使中央站台的电子元件及/或光学元件易于集成化的电吸收调制激光器来实现。并且，高频信号可通过激光光源的波长差而产生，通过光传感器传送以经由光电转换器转换为电信号。之后，使用功率检测器对电信号作降频转换。此外，降频后的信号可经由光电转换以产生可适用于无线网络的基频信号。本发明提出的多频带光载无线通讯系统在下行链路传输时，不需混频器以及本地震荡源，以便维持低成本。通过使用不同波长的电吸收调制激光器，本发明提出的光载无线通讯系统可操作于多频带之中。本发明提出的多频带光载无线通讯系统在上行链路﹙uplink﹚传输时也可以利用电吸收调制激光器以使中心站台易于集成化。再者，在上行链路传输时还可以利用光环行器(optical circulator)以降低传输的成本。
图1为本发明第一实施例光载无线通讯系统的实施例示意图。通讯系统包括但不限于网络节点(network node﹚、基站(base station﹚以及用户设备(user equipment，UE)303。网络节点可以是中央平台(Central Platform﹚或中央站台﹙Central Office，CO﹚301，此网络节点可以经由外部硬件连接器﹙例如，光纤连接器﹚耦接至至少一无线电接入点302。此无线电接入点302可以视为将中央站台301的覆盖区域延伸至远处的基站。无线电接入点302可以通过无线连接或电缆连接的方式与一或多个用户设备303连接。虽然图1包括了下行链路，但光载无线通讯系统包括但不仅限于下行链路。
图1实施例中的多频带光载无线通讯系统的操作说明如下。在下行链路中，具有基带波形(baseband waveform﹚311的基频信号可视为由中央站台301所产生的。基带波形311可根据偏压电路﹙如图1所示的T型偏压器﹚被直流电偏压至适用于电吸收调制激光器的适当的动态电压范围。直流偏压后的基频信号随后被传送至电吸收调制激光器304，电吸收调制激光器304会将直流偏压后的基频信号转换为频带分布于波长λ1附近的激光束。电吸收调制激光器的激光波束的特性，如波长，实质上会按照直流偏压后的基频信号的振幅的比例而调制。换言之，电吸收调制激光器304会产生被直流偏压后的基频信号调制的激光束。电吸收调制激光器304产生的激光束的光学频谱可例如是如图1所示的光学频谱306。电吸收调制激光器304产生的激光束会被送至第一光耦合器﹙optical coupler，OC﹚，此第一光耦合器也接收了来自激光光源305且具有波长λ的激光束，如图1所示。第一光耦合器可以是光组合器﹙opticalcombiner﹚。同样地，第一光耦合器也可以是包括了光组合器的耦合器。由激光光源305所产生的具有波长λ的激光束可以被设置在中央站台的主电路中，或可以是外接式激光光源305。如图1的子图312所示，光耦合器的输出激光束包含两波长λ与λ1，其波长差为频率fRF。输出激光束可经由光纤缆线传输，并作为输入光信号而被无线电接入点302所接收。
由于由电吸收调制激光器304产生的激光束已强度调制，在直流偏压过的基频信号被转换为具有波长λ1的激光束后，所述激光束λ1会具有两段要传输至无线点接入点302及用户设备303的频带。其中一段频带是通过拍击﹙Beating﹚效应产生的基带波形﹙例如：311﹚，另一段频带也是通过拍击效应产生的射频﹙radio frequency，RF﹚信号﹙例如：313﹚。因此，两段通带频段可被将输入光信号分为第一光信号及第二光信号的光分路器307所分开。当中央站台301产生的激光束被光分路器307接收后，基带波形311便可通过第一光传感器308施加的光电转换以将基带波形311自第一光信号中还原。还原后的基带波形311可接着通过电缆或无线网络(例如：以太网﹚传输至用户设备303。同样地，当中央站台301产生的激光束被光分路器307接收后，射频信号313便可通过第二光传感器309自第二光信号中还原，并接着通过射频无线界面﹙例如：具有天线的无线传输器﹚传输至用户设备303。由于传输至用户设备303的射频信号313是强度调制信号，射频信号313可被用户设备303的功率检测器310降频为基频信号。基频信号可接着被转换为数字信号以供处理器读取。值得注意的是，由于光传输时可能流至光学元件内的两方，流至一方的第一光传输可被分为多个光传输，而流至另一方的第二及第三光传输可通过相同的光学元件被结合，故光分路器307也可以是光组合器或光耦合器。
需注意的是，图1所示的光载无线通讯系统可不需通过任何的混频器以及本地震荡源以升频及降频。通过这种方式，可以减少设计的复杂度以及整体系统的成本，并更易于集成化。此外，可以将无线电接入点302中的复杂任务移至中央站台301，从而在不牺牲本发明图1实施例中的光载无线通讯系统的整体覆盖率的情况下，减少无线电接入点302的成本。
图2A及2B为本发明的第二实施例光载无线通讯系统的实施例示意图。第二实施例与第一实施例的操作原理相似，但第二实施例使用了多个电吸收调制激光器以通过多个频谱在下行链路中传输多个基频信号。通过使用电吸收调制激光器将多个基频信号调制为不同的波长，所述多个基频信号可以通过由电吸收调制激光器与激光光源的波长差所产生的不同的载波频率来传输。
图2A的实施例可包括但不限于网络节点﹙例如：中央站台﹚401、无线电接入点402以及一或多个用户设备终端403。网络节点401可包括但不限于第一T型偏压器411、第一电吸收调制激光器412、第二T型偏压器413、第二电吸收调制激光器414、第一光耦合器415、第二光耦合器416以及激光光源417。无线电接入点402可包括但不限于第一交错器(interleaver)418、第二交错器419、光分路器420、第一光传感器﹙PD1﹚、第二光传感器﹙PD2﹚、耦接至PD1的第一无线传输器﹙未显示于图中﹚以及耦接至PD2的第二无线传输器﹙未显示于图中﹚。一或多个用户设备终端403可包括但不限于第一无线用户设备﹙UE)以及第二无线用户设备﹙UE)。第一无线用户设备﹙UE)可包括耦接至第一功率检测器的第一无线接收器﹙未显示于图中﹚，且第二无线用户设备﹙UE)可包括耦接至第二功率检测器的第二无线接收器﹙未显示于图中﹚。
在网络节点401中，第一T型偏压器411接收第一基频信号并对第一基频信号施加直流偏压，使第一电吸收调制激光器具有适当电压范围的输入电压，令第一电吸收调制激光器可通过直流偏压后的第一基频信号调制以输出具有全动态范围的光信号。同样地，第二T型偏压器413接收第二基频信号并对第二基频信号施加直流偏压。图2B的子图421的例子显示偏压后的第二基频信号。第一电吸收调制激光器412接收由第一基频信号经偏压而成的第一电信号，并经由第一电信号调制以输出具有第二波长λ1的第二激光束。第二电吸收调制激光器414接收由第二基频信号经直流偏压而成的第二电信号，并经由第二电信号调制以输出具有第三波长λ2的第三激光束。耦接至第一电吸收调制激光器412及第二电吸收调制激光器414的第二光耦合器416会接收第二激光束及第三激光束并传输结合光信号。耦接至激光光源417及第二光耦合器的第一光耦合器415会接收结合光信号及产生自激光光源417且具有第一波长λ的第一激光束，并通过光纤连接传输待传输的输出激光束至无线电接入点402。如图2B的子图422所示，输出激光束可包括但不限于第一载波频率fRF1以及第二载波频率fRF2，所述第一载波频率fRF1是依据λ与λ1的波长差所决定，而所述第二载波频率fRF2是依据λ与λ2的波长差所决定。
值得注意的是，第二光耦合器416可以是光组合器。同样地，第二光耦合器416也可以是包括了光组合器的耦合器。作为图2A实施例的替代方案，第二光耦合器416并非必要的，也可以单独使用第一光耦合器415接收第一电吸收调制激光器412、第二电吸收调制激光器414以及激光光源417的输出激光束来产生前述的输出激光束。
至于无线电接入点402，光分路器420会接收由光纤连接传来的输入光信号并将输入光信号分为第一光信号及第二光信号。耦接至光分路器420的第一交错器﹙interleaver﹚418会接收第一光信号并自第一光信号将具有第三波长λ2的第二载波频率消除。第一交错器418的输出如图2B的子图423所示。同样地，耦接至光分路器420的第二交错器419会接收第二光信号并将第二光信号中具有第二波长λ1的第一载波频率消除。第二交错器419的输出如图2B的子图424所示。光传感器1﹙PD1﹚将第一交错器418的光输出转换为具有第一载波频率fRF1的第一射频信号，同样地，光传感器2﹙PD2﹚将第二交错器419的光输出转换为具有第二载波频率fRF2的第二射频信号。子图425及子图426的例子分别显示第一射频信号及第二射频信号。第一射频信号及第二射频信号可通过相同或相异的无线传输器以无线传输至UE 403。值得注意的是，第一交错器418及第二交错器419也可由其他种类的光学元件﹙如：光学滤波器﹚实施，只要所述光学元件可提供选择性传输不同波长的光传输功能。
当第一射频信号被一或多个用户设备终端403中的第一无线UE的第一无线接收器接收后，第一功率检测器会将第一射频信号转换为第三基频信号，如图2B的子图427所示。在理想的状况下，第三基频信号会是经第一无线用户设备﹙UE)还原后的第一基频信号。在本发明中，由于射频信号已强度调制，故可将射频信号直接降频为基频信号。同样地，当第二射频信号被第二无线用户设备﹙UE)的第二无线接收器接收后，第二功率检测器会将第二射频信号转换为第四基频信号，在理想的状况下，第四基频信号会是还原后的第二基频信号。因此，第二基频信号可被第二无线用户设备﹙UE)所接收。
图3A及3B为本发明第三实施例光载无线通讯系统的实施例示意图。第三实施例与图2A及图2B相似，但第三实施例不同于第二实施例，并不限于两种操作频带，且可以利用多于两个电吸收调制激光器以在多个光学频谱中传输信号。举例而言，为了操作于多个光学频谱，各个电吸收调制激光器，包括但不限于522、523及524，可接收不同直流偏压的基频信号，如图3B的子图501所示。第一光耦合器531结合经多个电吸收调制激光器调制过的多个激光束以产生结合光信号。依据激光束533中的波长λ与结合光信号的波长差，第二光耦合器532可依据λ与λ1、λ与λ2以及λ与λ3的波长差产生具有多个载波频率但不限于fRF1、fRF2以及fRF3的输出光信号，分别如子图502所示。输出光信号经由光纤缆线传输至无线电接入点的光分路器，光分路器会将接收到的光信号分为多个光信号。各个交错器将来自其他光学频谱的多余的信号过滤，之后，各个光传感器将交错器的光信号转换为射频电信号。子图503的例子显示交错器的输出，子图504的例子显示光传感器的输出。射频电信号会接着被传输至个别的用户设备﹙UE)。各个用户设备﹙UE)可通过功率检测器将射频信号降频为基频信号，且不需使用到混频器及本地震荡源。子图505的例子显示还原自功率检测器的基频信号。
图4A及4B为本发明第四实施例光载无线通讯系统的实施例示意图。由于网络节点或中央站台的架构与图2相似，故不多赘述。子图601的例子显示其中一个基频信号，子图602显示中央站台可依据波长λ与λ1、λ与λ2的波长差分别产生多个载波频率fRF1以及fRF2，子图603显示使用第一光分路器及交错器611导出载波频率fRF1的例子，子图604的例子显示使用第一光分路器及另一个交错器612导出载波频率fRF2的例子。
图4A的第四实施例中的其中一个要点为，可利用第二光分路器614将光信号自第一交错器611的输出中分出。由于第一交错器611的输出可能涵盖了基频分量与射频分量，两个分出的光信号可被传送至第一光传感器﹙PD1﹚，第一光传感器会将第二光分路器614的其中一个输出降频为基频信号，如子图605所示为例，且第二光传感器﹙PD2﹚会将第二光分路器614的另外一个输出降频为具有载波频率fRF1的射频信号，如子图606所示为例。基频信号之后可由以太网络连接传输至第一用户设备﹙UE)。具有载波频率fRF1的射频信号可被无线传输至第二用户设备﹙UE)。如图4A所示，第二用户设备﹙UE)﹙可以是使用V频带的UE﹚可利用功率检测器将具有载波频率fRF1的射频信号降频为V频带信号。可利用第三光传感器﹙PD3﹚将第二交错器612的输出降频为具有载波频率fRF2的射频信号，如子图607所示。具有载波频率fRF2的射频信号可接着被无线传输至第三用户设备﹙UE)﹙可以是使用E频带的UE﹚。第三用户设备﹙UE)可接着利用功率检测器将具有载波频率fRF2的射频信号降频为E频带信号。
图5为本发明第五实施例光载无线通讯系统的实施例。第五实施例的下行链路的操作原理与前述实施例相似，但第五实施例采用了会共享通讯线路﹙如：光学、无线、以太网络﹚的上行链路以大幅的降低此种光载无线通讯系统架构的硬件成本。在本实施例中，第一用户设备733a﹙可以是以太网用户﹚可通过上行链路传输第一电信号至第一电环行器711，第一电环行器711可提供与下行链路间的隔离。第一电信号可以是基带频率信号，如子图701所示为例，并可通过以太网络连接传输至无线电接入点732。第一电信号可接着通过第二电环行器713被无线电接入点732所接收，其中第二电环行器713提供了与第一光传感器﹙PD1﹚的输出之间的隔离。第二用户设备733b﹙可以是无线用户﹚可如子图701所示为例，传输基频信号至混频器以进行升频转换。升频转换过的射频信号如子图702所示为例。升频转换过的射频可接着通过第三电环行器712被传输至无线电接入点732。值得注意的是，第一电环行器711、第二电环行器712以及第三电环行器713可由电子元件(如，双工器duplexer)实施，只要所述电子元件可提供双向传输的功能。
当射频信号被无线电接入点732接收后，射频信号会通过第四电环行器714传输至功率检测器741以进行降频转换，其中第四电环行器714提供了与第二光传感器﹙PD2﹚之间的隔离。功率检测器741会产生降频转换后的第二电信号。无线电接入点732可包括开关743，开关743会将第一电信号或降频转换后的第二电信号连接至T型偏压器744，T型偏压器744通过实施直流偏压以使第一电信号或降频转换后的第二电信号具有适当的电压范围。T型偏压器的输出如子图703所示为例。电吸收调制激光器745接收T型偏压器744的输出并调制出具有波长λ’的激光束。调制后且具有波长λ’的激光束的光学频谱如子图704所示为例。波长λ’的激光束接着通过第一光环行器735传输至最终走向中央站台731的光纤连接，其中光环行器735提供了与下行链路之间的隔离。需注意的是，上行链路与下行链路共享同样的光纤连接因而降低了远程传输的成本。
当中央站台731接收到来自无线电接入点732的光传输时，所接收到的光传输是通过第二光环行器736所传输，第二光环行器736提供了与下行链路，即光耦合器737的输出之间的隔离。所接收到的光传输接着被转换为可进一步传输至上游的电信号。
图6为本发明第六实施例光载无线通讯系统的实施例示意图。第六实施例提出一种光载无线通讯系统可同时支持在上行链路中使用以太网络连接的UE及使用无线连接的用户设备﹙UE)。第六实施例与图5的第五实施例相似，除了第六实施例使用了混频器801取代功率检测器741。如有需要，也可以使用混频器801与本地震荡源来将射频信号降频转换为较低频的信号。子图801的例子显示基频信号的波形。子图802的例子显示使用混频器升频后的频谱。子图803的例子显示使用混频器或功率检测器降频并使用T型偏压器进行直流偏压后的频谱。子图804的例子显示使用电吸收调制激光器进行电光转换后的光学频谱。
图7为本发明第七实施例光载无线通讯系统的实施例示意图。第七实施例提出一种光载无线通讯系统同时支持了至少二个在上行链路中使用无线连接的用户设备﹙UE)。第七实施例与前述实施例相似，但由于第一用户设备993a使用了无线连接，故可利用混频器911作降频转换，且随后可使用电环行器914进行隔离。在无线电接入点中，功率检测器912、913可被用来直接将射频信号降频转换为基频信号借以被电吸收调制激光器调制为光信号来进行上行链路传输。子图901的例子显示基频信号的频谱。子图902的例子显示使用混频器升频转换后的频谱。子图903的例子显示使用混频器或功率检测器降频并使用T型偏压器进行直流偏压后的频谱。子图904的例子显示使用电吸收调制激光器进行电光转换后的光学频谱。
图8为本发明第八实施例光载无线通讯系统的实施例示意图。第八实施例与第七实施例相似，除了第八实施例使用了混频器1011及1012取代功率检测器912、913。如有需要，也可以使用混频器1011及1012与本地震荡源来将射频信号降频转换为基频信号。子图1001的例子显示基频信号的频谱。子图1002的例子显示使用混频器升频后的频谱。子图1003的例子显示使用混频器或功率检测器降频并使用T型偏压器进行直流偏压后的频谱。子图1004的例子显示使用电吸收调制激光器进行电光转换后的光学频谱。
图9A及9B为本发明第九实施例光载无线通讯系统的实施例示意图。第九实施例与图7的第七实施例相似，但第九实施例的光载无线通讯系统支持超过两个用户设备﹙UE)。举例而言，光载无线通讯系统不限于假定使用V频带的第一用户设备1113a、假定使用V频带的第二用户设备1113b以及假定使用E频带的第三用户设备1113c。在下行链路中，可由电吸收调制激光器数量来决定有多少可利用的不同频谱，且在上行链路中，开关可切换不同的用户以使所有的用户可以共享相同的光纤连接。在上行链路中，各个UE 1113a、1113b及113c可包括用于升频转换为射频信号的混频器，接着在接收到射频信号时，无线电接入点可利用功率检测器1111a、1111b及1111c降频转换为基频信号。开关1112会接着将基频信号传送至电吸收调制激光器以调制为已调制的激光束。子图1101的例子显示基频信号的波形。子图1102的例子显示使用混频器升频后的频谱。子图1103的例子显示使用混频器或功率检测器降频并使用T型偏压器进行直流偏压后的频谱。子图1104的例子显示使用电吸收调制激光器进行电光转换后的光学频谱。
图10A及10B为本发明第十实施例光载无线通讯系统的实施例示意图。第十实施例与第九实施例相似，除了第十实施例使用混频器1211a、1211b及1211c取代功率检测器1111a、1111b及1111c。如有需要，也可以使用混频器1211a、1211b及1211c与本地震荡源来将射频信号降频转换为基频信号。子图1201的例子显示基频信号的频谱。子图1202的例子显示使用混频器升频后的频谱。子图1203的例子显示使用混频器或功率检测器降频并使用T型偏压器进行直流偏压后的频谱。子图1204的例子显示使用电吸收调制激光器进行电光转换后的光学频谱。
图11为本发明第十一实施例光载无线通讯系统的实施例示意图。第十一实施例与前述实施例相似，但第十一实施例提出的光载无线通讯系统可支持多个使用以太网通讯及射频通讯的用户设备﹙UE)。如图11所示，举例而言，第一用户设备1333a可使用以太网络连接连接至无线电接入点、第二用户设备1333b可使用V频带、第三用户设备1333c可使用E频带。第一用户设备1333a的架构可包括以太网接收器﹙未显示于图中﹚以及可提供上行链路与下行链路之间的隔离的电环行器。第二用户设备1333b可包括用于将基频信号升频转换为V频带频率的至少一混频器，且也可包括可提供上行链路与下行链路之间的隔离的电环行器，其中下行链路可利用功率检测器进行降频转换。第三用户设备1333c可包括用于将基频信号升频转换为E频带频率的至少一混频器，且也可包括可提供上行链路与下行链路之间的隔离的电环行器，其中下行链路可利用功率检测器进行降频转换。
至于无线电接入点，则可利用功率检测器以将射频信号降频转换为基频信号，且也可使用可提供上行链路与下行链路之间的隔离的电环行器。开关1311可用来切换三个或更多的基频信号，所述基频信号随后会被T型偏压器施加直流偏压，并接着被送至电吸收调制激光器以被调制为已调制的激光束。照此方式，多个用户设备﹙UE)可共享同一组硬件，包括但不限于开关1311、T型偏压器、电吸收调制激光器以及同样的光纤连接等等。子图1301的例子显示基频信号的频谱。子图1302的例子显示使用混频器升频后的频谱。子图1303的例子显示使用混频器或功率检测器降频并使用T型偏压器进行直流偏压后的频谱。子图1304的例子显示使用电吸收调制激光器进行电光转换后的光学频谱。
图12为本发明第十二实施例光载无线通讯系统的实施例示意图。第十二实施例与第十一实施例相似，除了第十二实施例使用混频器1411a及1411b取代功率检测器。如有需要，也可以使用混频器1411a及1411b与本地震荡源来将射频信号降频转换为基频信号。子图1401的例子显示基频信号的频谱。子图1402的例子显示使用混频器升频后的频谱。子图1403的例子显示使用混频器或功率检测器降频并使用T型偏压器进行直流偏压后的频谱。子图1404的例子显示使用电吸收调制激光器进行电光转换后的光学频谱。
基于前述的实施例，本发明提出一种低成本且易于集成化的光载无线通讯系统。此光载无线通讯系统的目的包括降低产生毫米波或太赫兹波高频信号及光信号的成本及复杂度。为了产生高频信号，现有的通讯系统通常会使用混频器将基频信号及由本地震荡源产生的高频信号混合。然而，此类通讯系统若要以毫米波或太赫兹波的形式产生上述的高频信号，会大幅地提高成本及复杂度。为了降低成本及复杂度并达到易于集成化的目的，本发明于前述的实施例中提出了一种多频带光载无线通讯系统。
虽然本发明以上述各种实施例公开，但仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，任何本技术领域技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，可作一些的变更和完善，故本发明的权利保护范围以权利要求书为准。

Claims (17)

1.一种光载无线网络节点，其特征在于，包括：
激光光源，传输具有第一波长的第一激光束；
第一电吸收调制激光器，传输具有第二波长的第二激光束，所述第二激光束是经由第一电信号调制而成；
第二电吸收调制激光器，传输具有第三波长的第三激光束，所述第三激光束是经由第二电信号调制而成；
第一光耦合器，耦接至所述激光光源以及所述第一电吸收调制激光器，用以直接结合所述第一激光束、以及所述第二激光束与所述第三激光束的结合光信号成输出激光束，传输具有第一载波频率与第二载波频率的所述输出激光束，所述第一载波频率是依据所述第一波长与所述第二波长的波长差所决定，所述第二载波频率是依据所述第一波长与所述第三波长的波长差所决定；以及
第二光耦合器，耦接至所述第一电吸收调制激光器及第二电吸收调制激光器，并通过直接结合所述第二激光束与所述第三激光束以输出所述结合光信号。
2.如权利要求1所述的光载无线网络节点，其特征在于，还包括：
第三电吸收调制激光器，传输具有第四波长的第四激光束；且其中所述第二光耦合器还接收所述第四激光束与所述输出激光束，所述输出激光束还包括依据所述第一波长与所述第四波长的波长差所决定的第三载波频率。
3.如权利要求1所述的光载无线网络节点，其特征在于，还包括：
光环行器，接收输入光信号，并提供与来自所述第一光耦合器的所述输出激光束之间的隔离；
第一光传感器，耦接至所述光环行器并将所述输入光信号转换为第四电信号；以及
上行链路传输器，传输所述第四电信号于上行链路之中。
4.如权利要求1所述的光载无线网络节点，其特征在于，还包括：
T型偏压器，接收第一基频信号，并对所述第一基频信号施加直流偏压以产生所述第一电信号，以使所述第一电信号具有全动态范围来提供给所述第一电吸收调制激光器。
5.一种无线电接入点，其特征在于，包括：
第一光分路器，接收输入光信号并将所述输入光信号分为第一光信号及第二光信号；
第一光传感器，耦接至所述第一光分路器，所述第一光传感器接收所述第一光信号并将所述第一光信号转换为第一电信号；
第二光传感器，耦接至所述第一光分路器，所述第二光传感器接收所述第二光信号并将所述第二光信号转换为第二电信号，
其中所述第一电信号及所述第二电信号是衍伸自所述输入光信号；
第一电环行器，耦接至所述第一光传感器，且基于所述第一电信号提供所述第一电信号与第一上行链路信号间的隔离；
第二电环行器，耦接至所述第二光传感器，且基于所述第二电信号提供所述第二电信号与第二上行链路信号间的隔离；
开关，选择所述第一上行链路信号及所述第二上行链路信号中的一者；
电吸收调制激光器，耦接至所述开关，依据所述第一电信号或所述第二电信号以接收所述第一上行链路信号及所述第二上行链路信号中的一者，且所述电吸收调制激光器调制激光束；以及
第一光环行器，耦接至所述电吸收调制激光器及所述第一光分路器，并提供所述激光束与所述输入光信号之间的隔离。
6.如权利要求5所述的无线电接入点，其特征在于，所述第一电信号是通过有线或电缆网络连接来传输的第一基频信号，且所述第二电信号是通过天线传输的第一射频信号。
7.如权利要求5所述的无线电接入点，其特征在于，所述输入光信号包括第一载波频率以及第二载波频率，权利要求5还包括：
第一交错器，耦接至所述第一光分路器，所述第一交错器接收所述第一光信号并自所述第一光信号将所述第二载波频率消除；以及
第二交错器，耦接至所述第一光分路器，所述第二交错器接收所述第二光信号并自所述第二光信号将所述第一载波频率消除。
8.如权利要求7所述的无线电接入点，其特征在于，所述输入光信号还包括第三载波频率，权利要求7还包括：
第三交错器，耦接至所述第一光分路器，所述第三交错器接收第三光信号并自所述第三光信号将所述第一载波频率及所述第二载波频率消除；以及
第三光传感器，耦接至所述第一光分路器，所述第三光传感器接收所述第三光信号并将所述第三光信号转换为第三电信号。
9.如权利要求7所述的无线电接入点，其特征在于，还包括：
第三光传感器，耦接至所述第一光分路器；以及
第二光分路器，耦接至所述第一交错器并将所述第一光信号传输至所述第一光传感器、将第三光信号传输至所述第三光传感器，其中所述第一光传感器还原基频信号且所述第三光传感器还原射频信号。
10.如权利要求5所述的无线电接入点，其特征在于，还包括：
第四功率检测器，将所述第二电信号降频以产生降频第二电信号，其中所述第一上行链路信号是由第一功率检测器所提供，且所述第二上行链路信号是由第二功率检测器所提供，
所述开关将所述第一电信号或所述降频第二电信号耦接至T型偏压器。
11.如权利要求10所述的无线电接入点，其特征在于，所述T型偏压器对所述第一电信号或所述第二电信号施加直流偏压以依据所述第一电信号或所述第二电信号来产生所述上行链路信号，以使所述上行链路信号具有全动态范围来提供给所述电吸收调制激光器。
12.如权利要求5所述的无线电接入点，其特征在于，还包括：
第五功率检测器，将所述第一电信号降频以产生降频第一电信号；以及
第四功率检测器，将所述第二电信号降频以产生降频第二电信号，其中所述第一上行链路信号是由第一功率检测器所提供，且所述第二上行链路信号是由第二功率检测器所提供，
所述开关将所述降频第一电信号或所述降频第二电信号耦接至T型偏压器。
13.一种光载无线通讯系统，其特征在于，包括：
网络节点，包括：
激光光源，传输具有第一波长的第一激光束；
第一电吸收调制激光器，传输具有第二波长的第二激光束，所述第二激光束是经由第一电信号调制而成；
第二电吸收调制激光器，传输具有第三波长的第三激光束，所述第三激光束是经由第二电信号调制而成；
第一光耦合器，耦接至所述激光光源以及所述第一电吸收调制激光器，并且直接结合所述第一激光束、以及所述第二激光束与所述第三激光束的结合光信号成输出激光束，传输具有第一载波频率与第二载波频率的所述输出激光束，所述第一载波频率是依据所述第一波长与所述第二波长的波长差所决定所述第二载波频率是依据所述第一波长与所述第三波长的波长差所决定；以及
第二光耦合器，耦接至所述第一电吸收调制激光器及第二电吸收调制激光器，并通过直接结合所述第二激光束与所述第三激光束以输出所述结合光信号。
14.如权利要求13所述的光载无线通讯系统，其特征在于，还包括：
光环行器，接收输入光信号并提供所述输出激光束与所述第一光耦合器之间的隔离；
第一功率检测器，耦接至所述光环行器，并将所述输入光信号降频为第三电信号；以及
上行链路传输器，传输所述第三电信号于上行链路之中。
15.如权利要求13所述的光载无线通讯系统，其特征在于，还包括：
第一光分路器，接收一输入光信号并将所述输入光信号分为第一光信号及第二光信号；
第一光传感器，耦接至所述第一光分路器，所述第一光传感器接收所述第一光信号并将所述第一光信号转换为所述第一电信号；以及
第二光传感器，耦接至所述第一光分路器，所述第二光传感器接收所述第二光信号并将所述第二光信号转换为所述第二电信号，
其中所述第一电信号及所述第二电信号是衍伸自所述输入光信号。
16.如权利要求15所述的光载无线通讯系统，其特征在于，所述输入光信号包括所述第一载波频率以及所述第二载波频率，权利要求15还包括：
第一交错器，耦接至所述第一光分路器，所述第一交错器接收所述第一光信号并自所述第一光信号将所述第二载波频率消除；以及
第二交错器，耦接至所述第一光分路器，所述第二交错器接收所述第二光信号并自所述第二光信号将所述第一载波频率消除。
17.如权利要求16所述的光载无线通讯系统，其特征在于，所述光载无线还包括：
电吸收调制激光器，依据所述第一电信号或所述第二电信号接收以接收上行链路信号，且所述电吸收调制激光器调制激光束；以及
第一光环行器，耦接至所述电吸收调制激光器与所述第一光分路器，并提供所述激光束与所述输入光信号之间的隔离。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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