CN109194405A - 全双工光纤无线融合通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种全双工光纤无线融合通信系统，信号生成模块用于生成第一载波，并将第一信号调制于第一载波上，且进行偏振分束以形成两个正交的偏振态信号。毫米波信号生成模块用于生成第二载波，并将两个正交的偏振态信号与第二载波进行光拍频，形成两路毫米波信号。发送模块用于通过无线方式发送两路毫米波信号。接收模块用于通过无线方式接收两路毫米波信号。中频信号生成模块用于生成第一本振信号，将第一本振信号与两路毫米波信号进行变频，形成两路中频信号。转换模块用于生成第三载波，并将两路中频信号调制于第三载波上，合束为第二信号。探测模块用于生成第四载波，对第二信号与第四载波进行零差相干探测，以获取第一信号。

Description

全双工光纤无线融合通信系统

技术领域

本申请涉及光纤通信技术领域，特别是涉及一种全双工光纤无线融合通信系统。

背景技术

光纤通信系统可以提供超大容量、超长距离、超高速率的数据传输。随着通信行业快速发展，5G离正式商用也越来越近。现有的通信网络对于传输速率的要求也日益增加。这就对于能够承载多种业务、满足多场景的下一代大容量接入技术的发展提出更高的要求。由于毫米波具有更高载频可支持更好容量、且具备可比拟光纤速率，可以促进光纤无线接入网之间的融合。

目前，由于地面毫米波无线传输距离较短，传统的光纤无线通信系统为单工通道，使得传统的通信系统的传输容量低，无法满足复杂应用场景中各上下行链路同时传输高速率大容量数据的需求。

发明内容

基于此，有必要针对传统光纤无线通信系统传输容量低的问题，提供一种全双工光纤无线融合通信系统。

本申请提供一种全双工光纤无线融合通信系统包括信号生成模块、毫米波信号生成模块、发送模块、接收模块、中频信号生成模块、转换模块以及探测模块。所述信号生成模块用于生成第一载波，并将第一信号调制于所述第一载波上，且进行偏振分束以形成两个正交的偏振态信号。所述毫米波信号生成模块用于生成第二载波，并将所述两个正交的偏振态信号与所述第二载波进行光拍频，形成两路毫米波信号。所述发送模块用于通过无线方式发送所述两路毫米波信号。所述接收模块用于通过无线方式接收所述两路毫米波信号。所述中频信号生成模块用于生成第一本振信号，将所述第一本振信号与所述两路毫米波信号进行变频，形成两路中频信号。所述转换模块用于生成第三载波，并将所述两路中频信号调制于所述第三载波上，合束为第二信号。所述探测模块用于生成第四载波，对所述第二信号与所述第四载波进行零差相干探测，以获取所述第一信号。

在一个实施例中，所述信号生成模块包括第一激光器、第一调制器、第一光偏振复用器、第一光纤放大器以及第一偏振分束器。所述第一激光器用以发射形成所述第一载波。所述第一调制器的输入端与所述第一激光器连接，用以将所述第一信号调制于所述第一载波上。所述第一光偏振复用器的输入端与所述第一调制器的输出端连接。所述第一光纤放大器的输入端与所述第一光偏振复用器的输出端连接。所述第一偏振分束器的输入端与所述第一光纤放大器的输出端连接。

在一个实施例中，所述毫米波信号生成模块包括第二激光器、第二偏振分束器、第一光耦合器、第二光耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一功率放大器以及第二功率放大器。所述第二激光器用以发射形成所述第二载波。所述第二偏振分束器的输入端与所述第二激光器连接。所述第一偏振分束器的第一输出端与所述第一光耦合器连接，所述第二偏振分束器的第一输出端与所述第一光耦合器的输入端连接。所述第一偏振分束器的第二输出端与所述第二光耦合器连接，所述第二偏振分束器的第二输出端与所述第二光耦合器的输入端连接。所述第一光电探测器的输入端与所述第一光耦合器的输出端连接。所述第二光电探测器的输入端与所述第二光耦合器的输出端连接。所述第一功率放大器的输入端与所述第一光电探测器的输出端连接。所述第二功率放大器的输入端与所述第二光电探测器的输出端连接。

在一个实施例中，所述发送模块包括第一发射天线与第二发射天线。所述第一发射天线与所述第一功率放大器的输出端连接，用于通过无线方式发送所述两路毫米波信号。所述第二发射天线与所述第二功率放大器的输出端连接，用于通过无线方式发送所述两路毫米波信号。

在一个实施例中，所述接收模块包括第一接收天线与第二接收天线。所述第一接收天线用于通过无线方式接收所述两路毫米波信号。所述第二接收天线用于通过无线方式接收所述两路毫米波信号。

在一个实施例中，所述中频信号生成模块包括第一低噪放、第二低噪放、第一混频器、第二混频器、第一本机振荡器、第一倍频器以及第一功率分配器。所述第一低噪放的输入端与所述第一接收天线连接。所述第二低噪放的输入端与所述第二接收天线连接。所述第一混频器的第一输入端与所述第一低噪放的输出端连接。所述第二混频器的第一输入端与所述第二低噪放的输出端连接。所述第一本机振荡器用于生成所述第一本振信号。所述第一倍频器的输入端与所述第一本机振荡器连接。所述第一功率分配器的输入端与所述第一倍频器的输出端连接，所述第一功率分配器的第一输出端与所述第一混频器的第二输入端连接，所述第一功率分配器的第二输出端与所述第二混频器的第二输入端连接。

在一个实施例中，所述转换模块包括第三激光器、第三偏振分束器、第一调制器、第二调制器以及第一偏振合束器。所述第三激光器，用以发射形成所述第三载波。所述第三偏振分束器的输入端与所述第三激光器连接。所述第一调制器的第一输入端与所述第一混频器的输出端连接，所述第一调制器的第二输入端与所述第三偏振分束器的第一输出端连接。所述第二调制器的第一输入端与所述第二混频器的输出端连接，所述第二调制器的第二输入端与所述第三偏振分束器的第二输出端连接。所述第一偏振合束器的第一输入端与所述第一调制器的输出端连接，所述第一偏振合束器的第二输入端与所述第二调制器的输出端连接。

在一个实施例中，所述探测模块包括第二光纤放大器、第一可调光滤波器、第四激光器以及第一零差相干探测器。所述第二光纤放大器的输入端与所述第一偏振合束器的输出端连接。所述第一可调光滤波器的输入端与所述第二光纤放大器的输出端连接。所述第一零差相干探测器的输入端与所述第一可调光滤波器的输出端连接。所述第四激光器与所述第一零差相干探测器的输出端连接。

在一个实施例中，所述第一接收天线、所述第二接收天线、所述第一发射天线以及所述第二发射天线的极化方式为水平极化方式或垂直极化方式。

在一个实施例中，所述第一调制器与所述第二调制器为马赫-曾德尔调制器。

本申请提供一种全双工光纤无线融合通信系统，所述第一信号为引入的输入电信号。通过所述信号生成模块可以将所述第一信号调制在所述第一载波上，并将所述第一信号分为两路，每路调制一半的信息量，并行传输，从而提高一倍的传输速率。同时，通过所述信号生成模块将两路信号分别进行偏振复用，并经过单模光纤进行传输。由于传输过程中有能量损失，通过所述信号生成模块可以将两路信号进行放大，并分解为两个正交的偏振态，且每个偏振态都可以独立地调制信号。

将进行偏振态后的两路信号传输至所述毫米波信号生成模块，通过所述毫米波信号生成模块可以将所述两个正交的偏振态信号与所述第二载波进行光拍频，拍频后产生两路W波段的光载毫米波信号。同时，通过所述毫米波信号生成模块将所述两路W波段的光载毫米波信号转换为两路W波段电毫米波信号。所述两路W波段电毫米波信号经功率放大后，通过所述发送模块进行发送，形成2×2MIMO链路。

所述接收模块用于通过无线方式接收所述两路毫米波信号，此时，所述两路毫米波信号为上述所述两路W波段电毫米波信号。由于空间传输距离的损耗，所述接收模块接收到的所述两路W波段电毫米波信号经所述中频信号生成模块放大和滤波产生中频信号。所述两路中频信号通过所述转换模块调制于所述第三载波上，并将所述两路中频信号恢复形成为一路光载中频信号，亦即上述所述第二信号。最后，通过所述探测模块可以抑制较高的信号边带、光载波以及自发辐射噪声等，并经过零差相干探测技术完成载波恢复。

附图说明

图1为本申请提供的全双工光纤无线融合通信系统的整体原理图；

图2为本申请提供的全双工光纤无线融合通信系统的整体结构框图；

图3为本申请提供的一个实施例中全双工光纤无线融合通信系统的上行链路与下行链路的结构示意图。

附图标记说明

上行链路信号生成模块10、上行链路第一激光器110、上行链路第一调制器120、上行链路第一光偏振复用器130、上行链路第一光纤放大器140、上行链路第一偏振分束器150、上行链路毫米波信号生成模块20、上行链路第二激光器210、上行链路第二偏振分束器220、上行链路第一光耦合器230、上行链路第二光耦合器240、上行链路第一光电探测器250、上行链路第二光电探测器260、上行链路第一功率放大器270、上行链路第二功率放大器280、上行链路发送模块30、上行链路第一发射天线310、上行链路第二发射天线320、上行链路接收模块40、上行链路第一接收天线410、上行链路第二接收天线420、上行链路中频信号生成模块50、上行链路第一低噪放510、上行链路第二低噪放520、上行链路第一混频器530、上行链路第二混频器540、上行链路第一本机振荡器550、上行链路第一倍频器560、上行链路第一功率分配器570、上行链路转换模块60、上行链路第三激光器610、上行链路第三偏振分束器620、上行链路第一调制器630、上行链路第二调制器640、上行链路第一偏振合束器650、上行链路探测模块70、上行链路第二光纤放大器710、上行链路第一可调光滤波器720、上行链路第一零差相干探测器730、上行链路第四激光器740、下行链路信号生成模块810、下行链路第五激光器811、下行链路第一调制器812、下行链路第一光偏振复用器813、下行链路第一光纤放大器814、下行链路第一偏振分束器815、下行链路毫米波信号生成模块820、下行链路第六激光器821、下行链路第二偏振分束器822、下行链路第一光耦合器823、下行链路第二光耦合器824、下行链路第一光电探测器825、下行链路第二光电探测器826、下行链路第一功率放大器827、下行链路第二功率放大器828、下行链路发送模块830、下行链路第一发射天线831、下行链路第二发射天线832、接收模块910、下行链路第一接收天线911、下行链路第二接收天线912、下行链路中频信号生成模块920、下行链路第一低噪放921、下行链路第二低噪放922、下行链路第一混频器923、下行链路第二混频器924、下行链路第一本机振荡器925、下行链路第一倍频器926、下行链路第一功率分配器927、下行链路转换模块930、下行链路第一调制器931、下行链路第二调制器932、下行链路第七激光器933、下行链路第三偏振分束器934、下行链路第一偏振合束器935、下行链路探测模块940、下行链路第二光纤放大器941、下行链路第一可调光滤波器942、下行链路第一零差相干探测器943、下行链路第八激光器944。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1，本申请提供一种全双工光纤无线融合通信系统包括信号生成模块、毫米波信号生成模块、发送模块、接收模块、中频信号生成模块、转换模块以及探测模块。所述信号生成模块用于生成第一载波，并将第一信号调制于所述第一载波上，且进行偏振分束以形成两个正交的偏振态信号。所述毫米波信号生成模块用于生成第二载波，并将所述两个正交的偏振态信号与所述第二载波进行光拍频，形成两路毫米波信号。所述发送模块用于通过无线方式发送所述两路毫米波信号。所述接收模块用于通过无线方式接收所述两路毫米波信号。所述中频信号生成模块用于生成第一本振信号，将所述第一本振信号与所述两路毫米波信号进行变频，形成两路中频信号。所述转换模块用于生成第三载波，并将所述两路中频信号调制于所述第三载波上，合束为第二信号。所述探测模块用于生成第四载波，对所述第二信号与所述第四载波进行零差相干探测，以获取所述第一信号。

在所述全双工光纤无线融合通信系统中，所述第一信号为引入的输入电信号。通过所述信号生成模块可以将所述第一信号调制在所述第一载波上，并将所述第一信号分为两路，每路调制一半的信息量，并行传输，从而提高一倍的传输速率。同时，通过所述信号生成模块将两路信号分别进行偏振复用，并经过单模光纤进行传输。由于传输过程中有能量损失，通过所述信号生成模块可以将两路信号进行放大，并分解为两个正交的偏振态，且每个偏振态都可以独立地调制信号。

将进行偏振态后的两路信号传输至所述毫米波信号生成模块，通过所述毫米波信号生成模块可以将所述两个正交的偏振态信号与所述第二载波进行光拍频，拍频后产生两路W波段的光载毫米波信号。同时，通过所述毫米波信号生成模块将所述两路W波段的光载毫米波信号转换为两路W波段电毫米波信号。所述两路W波段电毫米波信号经功率放大后，通过所述发送模块进行发送，形成2×2MIMO链路。

所述接收模块用于通过无线方式接收所述两路毫米波信号，此时，所述两路毫米波信号为上述所述两路W波段电毫米波信号。由于空间传输距离的损耗，所述接收模块接收到的所述两路W波段电毫米波信号经所述中频信号生成模块放大和滤波产生中频信号。所述两路中频信号通过所述转换模块调制于所述第三载波上，并将所述两路中频信号恢复形成为一路光载中频信号，亦即上述所述第二信号。最后，通过所述探测模块可以抑制较高的信号边带、光载波以及自发辐射噪声等，并经过零差相干探测技术完成载波恢复。

在一个实施例中，所述信号生成模块包括第一激光器、第一调制器、第一光偏振复用器、第一光纤放大器以及第一偏振分束器。所述第一激光器用以发射形成所述第一载波。所述第一调制器的输入端与所述第一激光器连接，用以将所述第一信号调制于所述第一载波上。所述第一光偏振复用器的输入端与所述第一调制器的输出端连接。所述第一光纤放大器的输入端与所述第一光偏振复用器的输出端连接。所述第一偏振分束器的输入端与所述第一光纤放大器的输出端连接。

所述第一激光器发射出波长为λ1的连续激光作为所述第一载波，同时将所述第一信号亦即输入电信号通过所述第一调制器调制在所述第一载波λ1上。其中，所述第一调制器为I/Q调制器，通过I/Q调制器将所述第一信号(输入电信号)分为两路，每路调制一半的信息量，并行传输，从而提高一倍的传输速率。此时，所述第一调制器的输出信号为正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keyin，QPSK)信号。所述QPSK信号经过所述第一光偏振复用器(polarization Multiplexing，PM)进行偏振复用，用以输出偏振态QPSK信号。偏振态QPSK信号经过一段距离的单模光纤进行传输至所述第一光纤放大器。由于传输过程中有能量损失，所以通过所述第一光纤放大器进行放大。经所述第一光纤放大器放大后的信号在所述第一偏振分束器(polarization beam splitter，PBS)后分解为两个正交的偏振态，且每个偏振态都可以独立地调制信号。其中，所述所述第一光纤放大器为掺铒光纤放大器(erbium-dope，fiber amplifer，EDFA)。

在一个实施例中，所述毫米波信号生成模块包括第二激光器、第二偏振分束器、第一光耦合器、第二光耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一功率放大器以及第二功率放大器。所述第二激光器用以发射形成所述第二载波。所述第二偏振分束器的输入端与所述第二激光器连接。所述第一偏振分束器的第一输出端与所述第一光耦合器连接，所述第二偏振分束器的第一输出端与所述第一光耦合器的输入端连接。所述第一偏振分束器的第二输出端与所述第二光耦合器连接，所述第二偏振分束器的第二输出端与所述第二光耦合器的输入端连接。所述第一光电探测器的输入端与所述第一光耦合器的输出端连接。所述第二光电探测器的输入端与所述第二光耦合器的输出端连接。所述第一功率放大器的输入端与所述第一光电探测器的输出端连接。所述第二功率放大器的输入端与所述第二光电探测器的输出端连接。

其中，所述第一光电探测器与所述第二光电探测器可以把光信号转换成电信号。将进行偏振态后的两路信号分别传输至所述第一光耦合器与所述第二光耦合器，用以实现拍频。所述两个正交的偏振态信号分别与所述第二激光器发射的波长为λ2的连续激光进行光拍频率。其中，为了使所述第二激光器发射的激光分别与所述两个正交的偏振态信号进行拍频，需要将所述波长为λ2的激光进行偏振态分离。因此，所述第二激光器发射的波长为λ2的连续激光通过所述第二偏振分束器进行偏振态分离，并传输至所述第一光耦合器与所述第二光耦合器实现拍频。拍频后产生两路W波段的光载毫米波信号，载频约为95GHz。所述两路W波段的光载毫米波信号分别通过所述第一光电探测器(photo detector，PD)与所述第二光电探测器后，转换为两路W波段电毫米波信号。所述两路W波段电毫米波信号分别通过所述第一功率放大器(power amplifier，PA)以及所述第二功率放大器后传输至所述发送模块的第一发射天线与第二发射天线。

在一个实施例中，所述发送模块包括第一发射天线与第二发射天线。所述第一发射天线与所述第一功率放大器的输出端连接，用于通过无线方式发送所述两路毫米波信号。所述第二发射天线与所述第二功率放大器的输出端连接，用于通过无线方式发送所述两路毫米波信号。

所述两路W波段电毫米波信号分别通过所述第一功率放大器(power amplifier，PA)以及所述第二功率放大器后传输至所述第一发射天线与所述第二发射天线，形成2×2MIMO链路。此时，所述两路W波段电毫米波信号为上述所述两路毫米波信号。

在一个实施例中，所述接收模块包括第一接收天线与第二接收天线。所述第一接收天线用于通过无线方式接收所述两路毫米波信号。所述第二接收天线用于通过无线方式接收所述两路毫米波信号。

所述第一接收天线与所述第二接收天线分别接收所述两路毫米波信号(亦即所述两路W波段电毫米波信号)，并传输至所述中频信号生成模块。

其中，所述第一发射天线与所述第二发射天线以及所述第一接收天线与所述第二接收天线的天线极化方式相同。

在一个实施例中，所述中频信号生成模块包括第一低噪放、第二低噪放、第一混频器、第二混频器、第一本机振荡器、第一倍频器以及第一功率分配器。所述第一低噪放的输入端与所述第一接收天线连接。所述第二低噪放的输入端与所述第二接收天线连接。所述第一混频器的第一输入端与所述第一低噪放的输出端连接。所述第二混频器的第一输入端与所述第二低噪放的输出端连接。所述第一本机振荡器用于生成所述第一本振信号。所述第一倍频器的输入端与所述第一本机振荡器连接。所述第一功率分配器的输入端与所述第一倍频器的输出端连接，所述第一功率分配器的第一输出端与所述第一混频器的第二输入端连接，所述第一功率分配器的第二输出端与所述第二混频器的第二输入端连接。

其中，所述第一功率分配器是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时可也称为合路器。由于空间传输距离的损耗，所述第一接收天线与所述第二接收天线接收到的所述两路W波段电毫米波信号需经所述第一低噪放(low-noise amplifier，LNA)与所述第二低噪放进行信号放大。通过所述第一低噪放与所述第二低噪放后的信号分别经所述第一混频器与所述第二混频器与所述第一本机振荡器产生的所述第一本振信号进行变频，从而产生中频信号。其中，所述中频信号为IF中频(Intermediate Frequency，IF)，是指高频信号经过变频而获得的一种信号。其中，由于所述第一本振信号源达不到W波段要求的频率，所以混频前经所述第一倍频器进行频率放大，并通过所述第一功率分配器(Power Divider，P-Div)将频率放大后的信号分为两路。其中，所述第一倍频器采用6倍频器，使输出信号频率等于输入信号频率整数倍。

通过所述第一混频器与所述第二混频器将经所述第一低噪放与所述第二低噪放后的信号与放大后的所述第一本振信号进行变频，形成所述中频信号。

在一个实施例中，所述转换模块包括第三激光器、第三偏振分束器、第一调制器、第二调制器以及第一偏振合束器。所述第三激光器，用以发射形成所述第三载波。所述第三偏振分束器的输入端与所述第三激光器连接。所述第一调制器的第一输入端与所述第一混频器的输出端连接，所述第一调制器的第二输入端与所述第三偏振分束器的第一输出端连接。所述第二调制器的第一输入端与所述第二混频器的输出端连接，所述第二调制器的第二输入端与所述第三偏振分束器的第二输出端连接。所述第一偏振合束器的第一输入端与所述第一调制器的输出端连接，所述第一偏振合束器的第二输入端与所述第二调制器的输出端连接。

所述两路中频信号分别经所述第一调制器与所述第二调制器调制到所述第三激光器发射的波长为λ3的所述第三载波上。所述第三激光器发射的波长为λ3的激光经所述第三偏振分束器分为两路，并传送至所述第一调制器与所述第二调制器进行调制，形成不同偏振态下的两路光载中频信号。所述两路光载中频信号经所述第一偏振合束器(polarization beam combiner，PBC)后恢复形成一路所述第二信号。所述第二信号为光载中频信号。

在一个实施例中，所述第一调制器与所述第二调制器为马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder Modulator，MZM)。

在一个实施例中，所述探测模块包括第二光纤放大器、第一可调光滤波器、第四激光器以及第一零差相干探测器。所述第二光纤放大器的输入端与所述第一偏振合束器的输出端连接。所述第一可调光滤波器的输入端与所述第二光纤放大器的输出端连接。所述第一零差相干探测器的输入端与所述第一可调光滤波器的输出端连接。所述第四激光器与所述第一零差相干探测器的输出端连接。

其中，所述第一可调光滤波器用来进行波长选择的仪器，可以用于波长选择、光放大器的噪声滤除、增益均衡、光复用/解复用。

其中，所述第二信号为光载中频信号。所述第一零差相干探测器使得在满足波前匹配的条件下，一起入射到探测器光敏表面上，产生拍频或相干叠加，从而使得所述第一零差相干探测器输出电信号大小正比于所述第二信号和所述第四激光器发射的波长为λ4激光的振荡波之和的平方的探测方式。

所述第二信号通过所述第二光纤放大器放大进行入单模光纤中传输，并通过所述第一可调光滤波器(tunabie opticai fiiter,TOF)抑制较高的信号边带、光载波以及自发辐射噪声等。最后，通过零差相干探测技术，将经过所述第一可调光滤波器后的所述第二信号分别通过所述第一零差相干探测器(homodyne coherent detection)与所述第四激光器完成载波恢复。

在一个实施例中，所述第一接收天线、所述第二接收天线、所述第一发射天线以及所述第二发射天线的极化方式为水平极化方式或垂直极化方式。

在一个实施例中，所述全双工光纤无线融合通信系统包括信号生成模块、毫米波信号生成模块、发送模块、接收模块、中频信号生成模块、转换模块以及探测模块。所述全双工光纤无线融合通信系统可以应用于通信系统的上行链路与下行链路中。

具体地，在上行链路中，所述全双工光纤无线融合通信系统包括上行链路信号生成模块10、上行链路毫米波信号生成模块20、上行链路发送模块30、上行链路接收模块40、上行链路中频信号生成模块50、上行链路转换模块60以及上行链路探测模块70。所述上行链路第一接收天线410、所述上行链路第二接收天线420、所述上行链路第一发射天线310以及所述上行链路第二发射天线320的极化方式均为水平极化方式。

所述上行链路第一激光器110用以发射形成所述第一载波。所述上行链路第一调制器120的输入端与所述上行链路第一激光器110连接，用以将所述上行链路第一信号调制于所述上行链路第一载波上。所述上行链路第一光偏振复用器130的输入端与所述上行链路第一调制器120的输出端连接。所述上行链路第一光纤放大器140的输入端与所述上行链路第一光偏振复用器130的输出端连接。所述上行链路第一偏振分束器150的输入端与所述上行链路第一光纤放大器140的输出端连接。

所述上行链路第二激光器210用以发射形成所述第二载波。所述上行链路第二偏振分束器220的输入端与所述上行链路第二激光器210连接。所述上行链路第一偏振分束器150的第一输出端与所述上行链路第一光耦合器230连接，所述上行链路第二偏振分束器220的第一输出端与所述上行链路第一光耦合器230的输入端连接。所述上行链路第一偏振分束器150的第二输出端与所述上行链路第二光耦合器240连接，所述上行链路第二偏振分束器220的第二输出端与所述上行链路第二光耦合器240的输入端连接。所述上行链路第一光电探测器250的输入端与所述上行链路第一光耦合器230的输出端连接。所述上行链路第二光电探测器260的输入端与所述上行链路第二光耦合器240的输出端连接。所述上行链路第一功率放大器270的输入端与所述上行链路第一光电探测器250的输出端连接。所述上行链路第二功率放大器280的输入端与所述上行链路第二光电探测器260的输出端连接。

所述上行链路第一发射天线310与所述上行链路第一功率放大器270的输出端连接，用于通过无线方式发送所述上行链路两路毫米波信号。所述上行链路第二发射天线320与所述上行链路第二功率放大器280的输出端连接，用于通过无线方式发送所述两路毫米波信号。所述上行链路第一接收天线410用于通过无线方式接收所述两路毫米波信号。所述上行链路第二接收天线420用于通过无线方式接收所述两路毫米波信号。

所述上行链路第一低噪放510的输入端与所述上行链路第一接收天线410连接。所述上行链路第二低噪放520的输入端与所述上行链路第二接收天线420连接。所述上行链路第一混频器530的第一输入端与所述上行链路第一低噪放510的输出端连接。所述上行链路第二混频器540的第一输入端与所述上行链路第二低噪放520的输出端连接。所述上行链路第一本机振荡器550用于生成所述上行链路第一本振信号。所述上行链路第一倍频器560的输入端与所述上行链路第一本机振荡器550连接。所述上行链路第一功率分配器570的输入端与所述上行链路第一倍频器560的输出端连接，所述上行链路第一功率分配器570的第一输出端与所述上行链路第一混频器530的第二输入端连接，所述上行链路第一功率分配器570的第二输出端与所述上行链路第二混频器540的第二输入端连接。

所述上行链路第三偏振分束器620的输入端与所述上行链路第三激光器610连接。所述上行链路第一调制器630的第一输入端与所述上行链路第一混频器530的输出端连接，所述上行链路第一调制器630的第二输入端与所述上行链路第三偏振分束器620的第一输出端连接。所述上行链路第二调制器640的第一输入端与所述上行链路第二混频器540的输出端连接，所述上行链路第二调制器640的第二输入端与所述上行链路第三偏振分束器620的第二输出端连接。所述上行链路第一偏振合束器650的第一输入端与所述上行链路第一调制器630的输出端连接，所述上行链路第一偏振合束器650的第二输入端与所述上行链路第二调制器640的输出端连接。所述上行链路第二光纤放大器710的输入端与所述上行链路第一偏振合束器650的输出端连接。所述上行链路第一可调光滤波器720的输入端与所述上行链路第二光纤放大器710的输出端连接。所述上行链路第一零差相干探测器730的输入端与所述上行链路第一可调光滤波器720的输出端连接。所述上行链路第四激光器740与所述上行链路第一零差相干探测器730的输出端连接。

具体地，在下行链路中，所述全双工光纤无线融合通信系统包括下行链路信号生成模块810、下行链路毫米波信号生成模块820、下行链路发送模块830、接收模块910、下行链路中频信号生成模块920、下行链路转换模块930以及下行链路探测模块940。所述下行链路第一接收天线911、所述下行链路第二接收天线912、所述下行链路第一发射天线831以及所述下行链路第二发射天线832的极化方式均为垂直极化方式。

所述下行链路第五激光器811用以发射形成所述第五载波。所述下行链路第一调制器812的输入端与所述下行链路第五激光器811连接，用以将所述下行链路第一信号调制于所述下行链路第五载波上。所述下行链路第一光偏振复用器813的输入端与所述下行链路第一调制器812的输出端连接。所述下行链路第一光纤放大器814的输入端与所述下行链路第一光偏振复用器812的输出端连接。所述下行链路第一偏振分束器815的输入端与所述下行链路第一光纤放大器814的输出端连接。

所述下行链路第六激光器821用以发射形成所述第六载波。所述下行链路第二偏振分束器822的输入端与所述下行链路第六激光器821连接。所述下行链路第一偏振分束器815的第一输出端与所述下行链路第一光耦合器823连接，所述下行链路第二偏振分束器822的第一输出端与所述下行链路第一光耦合器823的输入端连接。所述下行链路第一偏振分束器815的第二输出端与所述下行链路第二光耦合器824连接，所述下行链路第二偏振分束器822的第二输出端与所述下行链路第二光耦合器824的输入端连接。所述下行链路第一光电探测器825的输入端与所述下行链路第一光耦合器823的输出端连接。所述下行链路第二光电探测器826的输入端与所述下行链路第二光耦合器824的输出端连接。所述下行链路第一功率放大器827的输入端与所述下行链路第一光电探测器825的输出端连接。所述下行链路第二功率放大器828的输入端与所述下行链路第二光电探测器826的输出端连接。

所述下行链路第一发射天线831与所述下行链路第一功率放大器827的输出端连接，用于通过无线方式发送所述下行链路两路毫米波信号。所述下行链路第二发射天线832与所述下行链路第二功率放大器828的输出端连接，用于通过无线方式发送所述两路毫米波信号。所述下行链路第一接收天线911用于通过无线方式接收所述两路毫米波信号。所述下行链路第二接收天线912用于通过无线方式接收所述两路毫米波信号。

所述下行链路第一低噪放921的输入端与所述下行链路第一接收天线911连接。所述下行链路第二低噪放922的输入端与所述下行链路第二接收天线912连接。所述下行链路第一混频器923的第一输入端与所述下行链路第一低噪放921的输出端连接。所述下行链路第二混频器924的第一输入端与所述下行链路第二低噪放922的输出端连接。所述下行链路第一本机振荡器925用于生成所述下行链路第一本振信号。所述下行链路第一倍频器926的输入端与所述下行链路第一本机振荡器925连接。所述下行链路第一功率分配器927的输入端与所述下行链路第一倍频器926的输出端连接，所述下行链路第一功率分配器927的第一输出端与所述下行链路第一混频器923的第二输入端连接，所述下行链路第一功率分配器927的第二输出端与所述下行链路第二混频器924的第二输入端连接。

所述下行链路第三偏振分束器934的输入端与所述下行链路第七激光器933连接。所述下行链路第一调制器931的第一输入端与所述下行链路第一混频器923的输出端连接，所述下行链路第一调制器931的第二输入端与所述下行链路第三偏振分束器934的第一输出端连接。所述下行链路第二调制器932的第一输入端与所述下行链路第二混频器924的输出端连接，所述下行链路第二调制器932的第二输入端与所述下行链路第三偏振分束器934的第二输出端连接。所述下行链路第一偏振合束器935的第一输入端与所述下行链路第一调制器931的输出端连接，所述下行链路第一偏振合束器935的第二输入端与所述下行链路第二调制器932的输出端连接。所述下行链路第二光纤放大器941的输入端与所述下行链路第一偏振合束器935的输出端连接。所述下行链路第一可调光滤波器942的输入端与所述下行链路第二光纤放大器941的输出端连接。所述下行链路第一零差相干探测器943的输入端与所述下行链路第一可调光滤波器942的输出端连接。所述下行链路第八激光器944与所述下行链路第一零差相干探测器943的输出端连接。

在下行链路中，所述第五激光器811与所述第六激光器821拍频产生的频率与上行链路中拍频产生的频率不重合，且相差5GHz左右，亦即频率范围为95GHz±5GHz。

同时，所述上行链路第一接收天线410、所述上行链路第二接收天线420、所述上行链路第一发射天线310以及所述上行链路第二发射天线320的极化方式均采用水平极化方式，所述下行链路第一接收天线911、所述下行链路第二接收天线912、所述下行链路第一发射天线831以及所述下行链路第二发射天线832的极化方式均采用垂直极化方式。通过使上行链路与下行链路采用的天线极化方式不同，可以有效防止上下行链路信号间的干扰。并且，水平极化方式与垂直极化方式构成了天线的极化复用，使得天线极化复用与光偏振复用等技术相配合共同提高了所述全双工光纤无线融合通信系统的实时传输容量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种全双工光纤无线融合通信系统，其特征在于，包括：

信号生成模块，用于生成第一载波，并将第一信号调制于所述第一载波上，且进行偏振分束以形成两个正交的偏振态信号；

毫米波信号生成模块，用于生成第二载波，并将所述两个正交的偏振态信号与所述第二载波进行光拍频，形成两路毫米波信号；

发送模块，用于通过无线方式发送所述两路毫米波信号；

接收模块，用于通过无线方式接收所述两路毫米波信号；

中频信号生成模块，用于生成第一本振信号，将所述第一本振信号与所述两路毫米波信号进行变频，形成两路中频信号；

转换模块，用于生成第三载波，并将所述两路中频信号调制于所述第三载波上，合束为第二信号；

探测模块，用于生成第四载波，对所述第二信号与所述第四载波进行零差相干探测，以获取所述第一信号。

2.如权利要求1所述的全双工光纤无线融合通信系统，其特征在于，所述信号生成模块包括：

第一激光器，用以发射形成所述第一载波；

第一调制器，所述第一调制器的输入端与所述第一激光器连接，用以将所述第一信号调制于所述第一载波上；

第一光偏振复用器，所述第一光偏振复用器的输入端与所述第一调制器的输出端连接；

第一光纤放大器，所述第一光纤放大器的输入端与所述第一光偏振复用器的输出端连接；

第一偏振分束器，所述第一偏振分束器的输入端与所述第一光纤放大器的输出端连接。

3.如权利要求2所述的全双工光纤无线融合通信系统，其特征在于，所述毫米波信号生成模块包括：

第二激光器，用以发射形成所述第二载波；

第二偏振分束器，所述第二偏振分束器的输入端与所述第二激光器连接；

第一光耦合器，所述第一偏振分束器的第一输出端与所述第一光耦合器连接，所述第二偏振分束器的第一输出端与所述第一光耦合器的输入端连接；

第二光耦合器，所述第一偏振分束器的第二输出端与所述第二光耦合器连接，所述第二偏振分束器的第二输出端与所述第二光耦合器的输入端连接；

第一光电探测器，所述第一光电探测器的输入端与所述第一光耦合器的输出端连接；

第二光电探测器，所述第二光电探测器的输入端与所述第二光耦合器的输出端连接；

第一功率放大器，所述第一功率放大器的输入端与所述第一光电探测器的输出端连接；

第二功率放大器，所述第二功率放大器的输入端与所述第二光电探测器的输出端连接。

4.如权利要求3所述的全双工光纤无线融合通信系统，其特征在于，所述发送模块包括：

第一发射天线，与所述第一功率放大器的输出端连接，用于通过无线方式发送所述两路毫米波信号；

第二发射天线，与所述第二功率放大器的输出端连接，用于通过无线方式发送所述两路毫米波信号。

5.如权利要求4所述的全双工光纤无线融合通信系统，其特征在于，所述接收模块包括：

第一接收天线，用于通过无线方式接收所述两路毫米波信号；

第二接收天线，用于通过无线方式接收所述两路毫米波信号。

6.如权利要求5所述的全双工光纤无线融合通信系统，其特征在于，所述中频信号生成模块包括：

第一低噪放，所述第一低噪放的输入端与所述第一接收天线连接；

第二低噪放，所述第二低噪放的输入端与所述第二接收天线连接；

第一混频器，所述第一混频器的第一输入端与所述第一低噪放的输出端连接；

第二混频器，所述第二混频器的第一输入端与所述第二低噪放的输出端连接；

第一本机振荡器，用于生成所述第一本振信号；

第一倍频器，所述第一倍频器的输入端与所述第一本机振荡器连接；

第一功率分配器，所述第一功率分配器的输入端与所述第一倍频器的输出端连接，所述第一功率分配器的第一输出端与所述第一混频器的第二输入端连接，所述第一功率分配器的第二输出端与所述第二混频器的第二输入端连接。

7.如权利要求6所述的全双工光纤无线融合通信系统，其特征在于，所述转换模块包括：

第三激光器，用以发射形成所述第三载波；

第三偏振分束器，所述第三偏振分束器的输入端与所述第三激光器连接；

第一调制器，所述第一调制器的第一输入端与所述第一混频器的输出端连接，所述第一调制器的第二输入端与所述第三偏振分束器的第一输出端连接；

第二调制器，所述第二调制器的第一输入端与所述第二混频器的输出端连接，所述第二调制器的第二输入端与所述第三偏振分束器的第二输出端连接；

第一偏振合束器，所述第一偏振合束器的第一输入端与所述第一调制器的输出端连接，所述第一偏振合束器的第二输入端与所述第二调制器的输出端连接。

8.如权利要求7所述的全双工光纤无线融合通信系统，其特征在于，所述探测模块包括：

第二光纤放大器，所述第二光纤放大器的输入端与所述第一偏振合束器的输出端连接；

第一可调光滤波器，所述第一可调光滤波器的输入端与所述第二光纤放大器的输出端连接；

第一零差相干探测器，所述第一零差相干探测器的输入端与所述第一可调光滤波器的输出端连接；

第四激光器，所述第四激光器与所述第一零差相干探测器的输出端连接。

9.如权利要求5所述的全双工光纤无线融合通信系统，其特征在于，所述第一接收天线、所述第二接收天线、所述第一发射天线以及所述第二发射天线的极化方式为水平极化方式或垂直极化方式。

10.如权利要求7所述的全双工光纤无线融合通信系统，其特征在于，所述第一调制器与所述第二调制器为马赫-曾德尔调制器。