CN109818898B - 发送终端、光纤无线多载波通信系统及其信号处理方法 - Google Patents
发送终端、光纤无线多载波通信系统及其信号处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种发送终端、光纤无线多载波通信系统及其信号处理方法，发射终端包括：连续波激光器，输出端连接偏振控制器的输入端；偏振控制器，输出端连接马赫‑曾德尔调制器的输入端；正弦信号发生器，输出端连接马赫‑曾德尔调制器的调制端；马赫‑曾德尔调制器，输出端输出光波信号a并与第一波分复用器的输入端连接；第一波分复用器，一个输出端输出一路光波信号并与双重调制电路的输入端连接；双重调制电路，用于在第一波分复用器输出的光波信号上加载两种调制频率的调制信号；本发明通过双重调制电路在第一波分复用器输出的光波信号上加载两种调制频率的调制信号，实现一路光信号进行两路数据的叠加传送，提高了光谱利用率及通信速率。
Description
〖技术领域〗
本发明涉及信息与通信技术领域，尤其涉及一种发送终端、光纤无线多载波通信系统及其信号处理方法。
〖背景技术〗
随着信息通信技术(ICT)的高速发展，超大宽带光纤通信与高速移动接入越来越受到业界的重视，光纤技术与无线技术的融合是未来通信的发展方向。然而，基于目前的技术平台很难做到真正深度融合。
公开号为CN108521299A的发明专利申请公开了一种多场景应用的光纤无线融合通信系统，包括OLT板块、光纤、第二波分解复用单元以及若干的ONU板块，所述OLT板块依次经过光纤和第二波分解复用单元与若干的ONU板块连接。
上述发明专利申请公开的技术方案虽然可以实现光纤技术与无线技术的融合，但是仍然存在以下问题：通信速率低、光谱利用率低；光纤传输中的非线性光学效应，不利于ONU中信息的解调。
〖发明内容〗
本发明的第一个目的旨在提供一种发送终端，提高通信速率以及光谱利用率。
为了实现本发明的第一个目的，本发明采用了如下技术方案：
一种发送终端，包括：连续波激光器，输出端连接偏振控制器的输入端；偏振控制器，输出端连接马赫-曾德尔调制器的输入端；正弦信号发生器，输出端连接马赫-曾德尔调制器的调制端；马赫-曾德尔调制器，输出端输出光波信号a并与第一波分复用器的输入端连接；第一波分复用器，一个输出端输出一路光波信号并与双重调制电路的输入端连接；双重调制电路，用于在第一波分复用器输出的光波信号上加载两种调制频率的调制信号。
作为具体的实施方式，所述双重调制电路包括：第一光学分路器，输入端接收第一波分复用器输出的一路光波信号，所述第一光学分路器将第一波分复用器输出的一路光波信号分成功率相等的两路光波信号，一个输出端与第一双端口马赫-曾德尔调制器的输入端连接，另一个输出端与第二双端口马赫-曾德尔调制器的输入端连接；
二进制正交振幅调制正交频分复用器，两个输出端输出一对I/Q信号并与第一低通余弦滚降滤波器的输入端连接，另外两个输出端输出另一对I/Q并与第二低通余弦滚降滤波器的输入端连接；第一低通余弦滚降滤波器，输出端与第一正交调制器的输入端连接；第二低通余弦滚降滤波器，输出端与第二正交调制器的输入端连接；第一正交调制器，一个输出端与第一双端口马赫-曾德尔调制器的一个调制端连接，另一个输出端与第一电子增益器的输入端连接；第二正交调制器，一个输出端与第二双端口马赫-曾德尔调制器的一个调制端连接，另一个输出端与第二电子增益器的输入端连接，所述第二正交调制器采用与第一正交调制器不同的调制频率；第一电子增益器，输出端连接第一双端口马赫-曾德尔调制器的另一个调制端；第二电子增益器，输出端连接第二双端口马赫-曾德尔调制器的另一个调制端；第一双端口马赫-曾德尔调制器，输出端与第一光学滤波器的输入端连接；第二双端口马赫-曾德尔调制器，输出端与第二光学滤波器的输入端连接；第一光学滤波器，用于滤除第一双端口马赫-曾德尔调制器输出的光波信号的高阶光带，保留中心载波以及正负一阶光带；第二光学滤波器，用于滤除第二双端口马赫-曾德尔调制器输出的光波信号的高阶光带以及负一阶光带，保留中心载波以及正一阶光带。
进一步地，所述马赫-曾德尔调制器通过调节消光比和对称因子，使所述光波信号a包括多个功率均衡的光波信号；所述第一波分复用器输出的光波信号属于所述多个频率不同、功率均衡的光波信号的部分或全部。
进一步地，所述第一波分复用器输出多路光波信号进行双重调制；所述发送终端包括与所述多路光波信号数量相等的多路双重调制电路，多路双重调制电路用于对多路光波信号分别进行双重调制。
本发明的第二个目的旨在提供一种光纤无线多载波通信系统，提高通信速率以及光谱利用率，实现光纤射频融合。
为了实现本发明的第二个目的，本发明采用了如下技术方案：
一种光纤无线多载波通信系统，包括上述发送终端；所述发送终端还包括光学合路器；所述光纤无线多载波通信系统还包括下行链路光纤、射频拉远单元以及移动终端单元；所述光学合路器的输入端与所述双重调制电路的输出端连接，输出端与所述下行链路光纤的输入端连接；所述下行链路光纤的输出端与所述射频拉远单元的输入端连接；所述射频拉远单元与所述移动终端单元通过无线链路通信；所述射频拉远单元用于将双重调制电路输出的光波信号转换成射频载波信号。
进一步地，所述第一波分复用器的另外三个输出端输出三路未经调制的光波信号给所述光学合路器；所述光学合路器输出的光波信号包括三路未经调制的光波信号以及双重调制电路输出的调制信号。
作为具体的实施方式，所述光学合路器包括：第二光学合路器，输入端连接所述双重调制电路的输出端，输出端连接第一光学合路器的输入端；第一光学合路器，输入端还连接所述第一波分复用器的另外三个输出端，输出端连接下行链路光纤。
作为具体的实施方式，所述射频拉远单元包括：光子探测器，输入端接收下行链路光纤输出的三路未经调制的光波信号以及一路经过两种调制频率调制的光波信号，输出端输出包括八路射频载波的射频载波信号并分别与第一带通矩形光学滤波器、第二带通矩形光学滤波器、第三带通矩形光学滤波器、第四带通矩形光学滤波器、第五带通矩形光学滤波器、第六带通矩形光学滤波器、第七带通矩形光学滤波器以及第八带通矩形光学滤波器的输入端连接；第一带通矩形光学滤波器、第二带通矩形光学滤波器、第三带通矩形光学滤波器、第四带通矩形光学滤波器、第五带通矩形光学滤波器、第六带通矩形光学滤波器、第七带通矩形光学滤波器以及第八带通矩形光学滤波器，输出端分别与第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第四功率放大器、第五功率放大器、第六功率放大器、第七功率放大器以及第八功率放大器的输入端连接，分别用于滤出射频载波信号中的八路射频载波；第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第四功率放大器、第五功率放大器、第六功率放大器、第七功率放大器以及第八功率放大器，用于放大八路射频载波的功率；射频合路器，输入端与第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第四功率放大器、第五功率放大器、第六功率放大器、第七功率放大器以及第八功率放大器的输出端连接，输出端与天线连接；天线，发送经过功率放大的八路射频载波。
进一步地，所述射频拉远单元还包括：第二光分路器，输入端连接下行链路光纤的输出端，一个输出端连接光子探测器的输入端，另一个输出端连接第二波分复用器的输入端；第二波分复用器，一个输出端输出一路未经调制的光波信号并与光强度调制器的输入端连接，另外两个输出端输出两路未经调制的光波信号作为备用光源；光强度调制器，输出端连接上行链路光纤的输入端；所述光纤无线多载波通信系统还包括：上行链路光纤，输出端连接光学接收器的输入端；所述发送终端还包括光学接收器，用于接收上行链路光纤输出的光波信号。
进一步地，所述发送终端还包括掺饵光纤放大器，输入端连接光学合路器的输出端，输出端连接下行链路光纤的输入端。
本发明的第三个目的旨在提供一种光纤射频融合信号处理方法，提高通信速率以及光谱利用率，实现光纤射频融合。
为了实现本发明的第三个目的，本发明采用了如下技术方案：
一种采用上述光纤无线多载波通信系统的信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)连续波激光器输出激光光波给偏振控制器，偏振控制器将连续波激光器输出的激光光波转换成线偏振光后发送给马赫-曾德尔调制器MZM的输入端，正弦信号发生器输出正弦射频载波信号给马赫-曾德尔调制器MZM的调制端；
(2)马赫-曾德尔调制器MZM输出多路以连续波激光器输出的光波频率为中心频率，在其左右两边分别以正弦射频载波信号的倍数频率展开的光波信号；
(3)第一波分复用器接收马赫-曾德尔调制器MZM输出的多路光波信号，输出一路光波信号给双重调制电路；
(4)双重调制电路接收第一波分复用器输出的光波信号，在第一波分复用器输出的光波信号上加载两种调制频率的调制信号；
(5)射频拉远单元通过光学合路器以及下行链路光纤接收双重调制电路输出的光波信号；
(6)射频拉远单元将双重调制电路输出的光波信号转换成射频载波信号；
(7)射频拉远单元通过无线链路通信将射频载波信号发送给移动通信终端。
本发明有益效果：
本发明通过双重调制电路在第一波分复用器输出的光波信号上加载两种调制频率的调制信号，实现一路光信号进行两路数据的叠加传送，进而实现了光谱利用率以及通信速率的倍增，而且便于射频拉远单元对数据进行调制解调，与此同时，本发明通过马赫-曾德尔调制器输出频率间隔为10GHz的多个光学毫米波，便于射频拉远单元进行外差拍频产生频率可调的射频载波。进一步地，本发明通过第一光学滤波器滤除第一双端口马赫-曾德尔调制器输出的光波信号的高阶光带，保留中心载波以及正负一阶光带，通过第二光学滤波器滤除第二双端口马赫-曾德尔调制器输出的光波信号的高阶光带以及负一阶光带，保留中心载波以及正一阶光带，有利于降低光波信号在光线中传输中的非线性光学效应，降低数据传输的误码率。进一步地，本发明通过调节消光比和对称因子，使得马赫-曾德尔调制器输出的光学毫米波包括多路功率均衡的光波信号。进一步地，本发明可以通过多路双重调制电路对第一波分复用器输出的多路光波信号进行双重调制，进而可以通过多个射频拉远单元的光子探测器进行外差拍频，输出更多种频率的射频载波。进一步地，本发明发送终端通过下行链路光纤/上行链路光纤与射频拉远单元进行下行通信/上行通信，射频拉远单元通过无线链路与移动终端单元进行通信，实现光纤射频融合。进一步地，本发明通过射频拉远单元对三路未经调制的光波信号与一路经过两种调制频率调制的光波信号进行外差拍频，产生八路射频载波的射频载波信号。进一步地，本发明通过第二光学合路器耦合双重调制电路输出的经过两种调制频率调制后的光波信号，再通过第一光学耦合器耦合三路未经调制的光波信号与调制信号，电路布局更整洁。进一步地，本发明射频拉远单元通过光子探测器直接探测得到多路可调谐的射频载波，不需要复杂的信号混频、调制处理、数字信号处理等，系统更简单。进一步地，本发明射频拉远单元利用未经调制的光波信号作为备用光源，无需再另外设置光源，降低了射频拉远单元的建设成本与维护成本。
〖附图说明〗
为了更清楚地说明本发明实施例，下面对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明中的实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是本发明实施例一光纤无线多载波通信系统的结构框图；
图2是本发明实施例一马赫-曾德尔调制器MZM输出光波信号a的频谱图；
图3是本发明实施例一第一波分复用器WDM1输出的光波信号b1的频谱图；
图4是本发明实施例一第一波分复用器WDM1输出的光波信号b2、b3、b4的频谱图；
图5是本发明实施例一第一光学分路器OS1输出的光波信号c1的频谱图；
图6是本发明实施例一第一光学分路器OS1输出的光波信号c2的频谱图；
图7是本发明实施例一二进制正交振幅调制正交频分复用器4QAM OFDM的结构框图；
图8是本发明实施例一二进制正交振幅调制正交频分复用器4QAM OFDM输出的电信号I1/Q1，I2/Q2的频谱图；
图9是本发明实施例一第一低通余弦滚降滤波器LPCROF1输出的信号d1的频谱图；
图10是本发明实施例一第二低通余弦滚降滤波器LPCROF2输出的信号d2的频谱图；
图11是本发明实施例一第一正交调制器QM1输出的信号e11的频谱图；
图12是本发明实施例一第一正交调制器QM1输出的信号e12的频谱图；
图13是本发明实施例一第二正交调制器QM2输出的信号e21的频谱图；
图14是本发明实施例一第二正交调制器QM2输出的信号e22的频谱图；
图15是本发明实施例一第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1输出的信号f1的频谱图；
图16是本发明实施例一第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2输出的信号f2的频谱图；
图17是本发明实施例一高斯光学滤波器GOF输出的信号g1的频谱图；
图18是本发明实施例一矩形光学滤波器ROF输出的信号g2的频谱图；
图19是本发明实施例一第二光学合路器OC2输出的信号h2的频谱图；
图20是本发明实施例一第一光学合路器OC1输出的信号h1的频谱图；
图21是本发明实施例一掺饵光纤放大器EDFA输出的信号i的频谱图；
图22是本发明实施例一光子探测器PD输出的信号j的频谱图；
图23是本发明实施例一第二波分复用器输出的信号k1、k2、k3的频谱图；
图24是实施例四光纤无线多载波通信系统的结构框图；
图25是实施例五光纤无线多载波通信系统的结构框图。
〖具体实施方式〗
下面结合附图，对本发明进行详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案、优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示，一种光纤无线多载波通信系统包括发送终端TTU、射频拉远单元RRU、移动终端单元MT、下行链路光纤Downlink以及上行链路光纤Uplink。发送终端TTU包括下行链路以及上行链路；下行链路通过下行链路光纤Downlink与射频拉远单元RRU进行下行通信；上行链路通过上行链路光纤Uplink与射频拉远单元RRU进行上行通信。射频拉远单元RRU与移动终端单元MT通过无线链路通信。
如图1所示，在本实施例中，发送终端TTU包括：连续波激光器CWL，输出端连接偏振控制器PC的输入端；偏振控制器PC，输出端连接马赫-曾德尔调制器MZM的输入端；正弦信号发生器SSG，输出端连接马赫-曾德尔调制器MZM的调制端；马赫-曾德尔调制器MZM，输出端输出光波信号a并与第一波分复用器WDM1的输入端连接；第一波分复用器WDM1，一个输出端输出光波信号b1并与第一光学分路器OS1的输入端连接，另外三个输出端分别输出光波信号b2、b3、b4并与光学合路器的输入端连接；第一光学分路器OS1，一个输出端输出光波信号c1并与第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1的输入端连接，另一个输出端输出光波信号c2并与第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2的输入端连接；二进制正交振幅调制正交频分复用器4QAM OFDM，一个输出端输出信号I1、Q1并与第一低通余弦滚降滤波器LPCROF1的输入端连接，另一个输出端输出信号I2、Q2并与第二低通余弦滚降滤波器LPCROF2的输入端连接；第一低通余弦滚降滤波器LPCROF1，输出端输出电信号d1并与第一正交调制器QM1的输入端连接；第二低通余弦滚降滤波器LPCROF2，输出端输出电信号d2并与第二正交调制器QM2的输入端连接；第一正交调制器QM1，一个输出端输出电信号e11并与第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1的一个调制端连接，另一个输出端输出电信号e12并与第一电子增益器EG1的输入端连接；第二正交调制器QM2，一个输出端输出电信号e21并与第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2的一个调制端连接，另一个输出端输出电信号e22并与第二电子增益器EG2的输入端连接；第一电子增益器EG1，输出端连接第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1的另一个调制端；第二电子增益器EG2，输出端连接第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2的另一个调制端；第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1，输出端输出光波信号f1并与第一光学滤波器的输入端连接；第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2，输出端输出光波信号f2并与第二光学滤波器ROF的输入端连接；第一光学滤波器GOF，输出端输出光波信号g1并与光学合路器的输入端连接；第二光学滤波器ROF，输出端输出光波信号g2并与光学合路器的输入端连接；光学合路器，输出端连接掺饵光纤放大器EDFA的输入端；掺饵光纤放大器EDFA，输出端连接下行链路光纤Downlink的输入端。
如图1所示，在本实施例中，第一光学滤波器为高斯光学滤波器GOF；第二光学滤波器为矩形光学滤波器ROF。
如图1所示，在本实施例中，光学合路器包括第一光学合路器OC1以及第二光学合路器OC2；高斯光学滤波器GOF的输出端以及矩形光学滤波器ROF的输出端连接第二光学合路器OC2的两个输入端，第二光学合路器OC2输出光信号h2给第一光学合路器OC1；第一波分复用器WDM1的另外三个输出端连接第一光学合路器OC1的三个输入端，第二光学合路器OC2的输出端连接第一光学合路器OC1的另一个输入端，第一光学合路器OC1输出光信号h1给掺饵光纤放大器EDFA；第一光学合路器OC1的输出端连接掺饵光纤放大器EDFA的输入端的输入端。
如图1所示，在本实施例中，发送终端TTU还包括：光学接收器OR，输入端连接上行链路光纤Uplink的输出端。
如图1所示，在本实施例中，射频拉远单元RRU包括：第二光学分路器OS2，输入端连接下行链路光纤Downlink的输出端，一个输出端连接光子探测器PD的输入端，另一个输出端连接第二波分复用器WDM2的输入端；光子探测器PD，射频载波信号输出端输出射频载波信号j并分别与第一带通矩形光学滤波器BPRF1、第二带通矩形光学滤波器BPRF2、第三带通矩形光学滤波器BPRF3、第四带通矩形光学滤波器BPRF4、第五带通矩形光学滤波器BPRF5、第六带通矩形光学滤波器BPRF6、第七带通矩形光学滤波器BPRF7以及第八带通矩形光学滤波器BPRF8的输入端连接；第一带通矩形光学滤波器BPRF1、第二带通矩形光学滤波器BPRF2、第三带通矩形光学滤波器BPRF3、第四带通矩形光学滤波器BPRF4、第五带通矩形光学滤波器BPRF5、第六带通矩形光学滤波器BPRF6、第七带通矩形光学滤波器BPRF7以及第八带通矩形光学滤波器BPRF8，输出端分别与第一功率放大器PA1、第二功率放大器PA2、第三功率放大器PA3、第四功率放大器PA4、第五功率放大器PA5、第六功率放大器PA6、第七功率放大器PA7以及第八功率放大器PA8的输入端连接；第一功率放大器PA1、第二功率放大器PA2、第三功率放大器PA3、第四功率放大器PA4、第五功率放大器PA5、第六功率放大器PA6、第七功率放大器PA7以及第八功率放大器PA8，输出端分别与射频合路器RFC的八个输入端连接；射频合路器RFC，输出端与天线连接，输出射频载波信号；第二波分复用器WDM2，一个输出端输出光波信号k1并与光强度调制器IM的一个输入端连接，另外两个输出端分别输出光波信号k2、k3作为备份光源ROS；光强度调制器IM，另一个输入端接收数字基带信号产生器DBS，输出端与上行链路光纤Uplink的输入端连接。
在本实施例中，连续波激光器输出频率为193.1THz、线宽为10MHz、功率为15dBm的激光光波给偏振控制器PC，偏振控制器PC用于将连续波激光器输出的激光光波转换成线偏振光，并发送给马赫-曾德尔调制器MZM的输入端；正弦信号发生器SSG输出中心频率为10Ghz的正弦射频载波信号给马赫-曾德尔调制器MZM的调制端；马赫-曾德尔调制器MZM的消光比为30dB，对称因子为0.85。
在本实施例中，马赫-曾德尔调制器MZM输出的光波信号为以193.1THz为中心频率，在其左右两边分别以正弦射频载波信号的倍数频率展开的光谱分布，马赫-曾德尔调制器MZM的工作原理如下：
连续波激光器CWL输出的连续激光载波信号Ein(t)满足如下公式，
Ein(t)＝Ec*cos(ωc*t) (1)
其中，Ec为连续激光载波信号Ein(t)的振幅，ωc为连续激光载波信号Ein(t)的角频率；
正弦信号发生器输出的正弦射频调制信号V(t)满足如下公式，
V(t)＝Vm*cos(ωRF*t+θ) (2)
其中，Vm为正弦射频调制信号V(t)的振幅，ωRF为正弦射频调制信号V(t)的角频率，θ＝π/2；
马赫-曾德尔调制器MZM输出的光波信号Eout(t)满足如下公式，
Eout(t)＝Ein(t)*exp[j*φ*V(t)] (3)
其中φ为相位偏离值，V(t)标准化后的正弦射频调制信号，幅值介于0和1之间；将公式(1)和公式(2)带入公式(3)，可得
Eout＝Ec*cos(ωc*t)*exp[j*φ*Vm*cos(ωRF*t+θ)] (4)
也可以用另外一种精简表述该调制器的输出：
Eout(t)＝Ec*cos[ωc*t+γ*cos(ωRF*t+θ)] (5)
上式(5)中γ＝π*Vm/Vπ，为调制器的调制深度，Vπ为半波电压。
将Eout(t)利用Bessel公式展开得到：
，得到了以连续波激光器CWL输出的连续激光载波信号Ein(t)的频率ωc为中心角频点，在其左右两边分别以正弦射频调制信号V(t)的角频率ωRF的倍数角频点展开的光谱分布，因此，根据可以得到马赫-曾德尔调制器MZM输出的光波信号频率分布为 (即fc，fc±fRF，fc±2fRF，……fc±30fRF……)。
在本实施例中，马赫-曾德尔调制器MZM消光比为30dB，对称因子为0.85；马赫-曾德尔调制器MZM输出的光波信号中，频率为193.00THz、193.01THz、193.02THz、193.03THz、193.04THz、193.05THz、193.06THz、193.07THz、193.08THz、193.09THz、193.10THz、193.11THz、193.12THz、193.13THz、193.14THz、193.15THz、193.16THz、193.17THz、193.18THz、193.19THz、193.20THz的光波信号功率均衡。马赫-曾德尔调制器MZM将上述功率比较均衡的21路光波信号(如图a所示)发送给第一波分复用器WDM1。
如图3所示，第一波分复用器WDM1输出给第一光学分路器OS1的光波信号b1的频率为193.18THz；如图4所示，第一波分复用器WDM1输出给第一光学合路器OC1的光波信号b2、b3、b4的频率分别为193.15THz、193.12THz、193.09THz；如图5，6所示，第一光学分路器OS1输出给第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1以及第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2的光波信号c1以及光波信号c2的频率均为193.18THz，功率均为光波信号b1的一半。
如图7所示，二进制正交振幅调制正交频分复用器4QAM OFDM包括串并转换输出器，输入端接收数字基带信号，输出端分别与第一二进制正交振幅调制4QAM1的输入端以及第二二进制正交振幅调制4QAM2的输入端连接；第一二进制正交振幅调制4QAM1，输出端与第一正交频分复用OFDM1的输入端连接；第二二进制正交振幅调制4QAM2，输出端与第二正交频分复用OFDM2的输入端连接；第一正交频分复用OFDM1，输出端输出第一I信号I1以及第一Q信号Q1；第二正交频分复用OFDM2，输出端输出第二I信号I2以及第二Q信号Q2。
在本实施例中，串并转换输出器接收数字基带信号，并将串行的数字基带信号转换成并行信号，分别发送给第一二进制正交振幅调制4QAM1以及第二二进制正交振幅调制4QAM2；比如，在本实施例中，串并转换输出器接收数字基带信号01010101……，将偶数位的数据0000……输出给第一二进制正交振幅调制4QAM1，将奇数位的数据1111……输出给第二二进制正交振幅调制4QAM2；第一二进制正交振幅调制4QAM1对数据0000……进行正交振幅调制后，输出给第一正交频分复用OFDM1，第一正交频分复用OFDM1输出电信号的频谱如图8所示；第二二进制正交振幅调制4QAM2对数据1111……进行正交振幅调制后，输出给第二正交频分复用OFDM2，第二正交频分复用OFDM2输出电信号的频谱如图9所示。
在本实施例中，第一低通余弦滚降滤波器LPCROF1用于消除码间串扰，输出信号b1的频谱如图10所示；第一正交调制器QM1的调制频率为10GHz，用于将第一低通余弦滚降滤波器LPCROF1输出信号的频谱平移10GHz，第一正交调制器QM1输出给第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1的信号e11的频谱如图11所示，输出给第一电子增益器EG1的信号e12的频谱如图12所示，信号e11与信号e12频谱相同；第二低通余弦滚降滤波器LPCROF2用于消除码间串扰，输出信号b2的频谱如图13所示；第二正交调制器QM2的调制频率为5GHz，用于将第二低通余弦滚降滤波器LPCROF2输出信号的频谱平移5GHz，第二正交调制器QM2输出给第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2的电信号e21的频谱如图14所示，输出给第二电子增益器EG2的电信号e22的频谱如图15所示，电信号e21与电信号e22频谱相同。
在本实施例中，二进制正交振幅调制正交频分复用器4QAM OFDM与正交调制器QM的工作原理如下：
二进制正交振幅调制正交频分复用器4QAM OFDM对数字基带信号进行调制后输出信号表达式为：
其中Dk为星座映射输出，即4QAM编码对应量输出；ω0为子载波零基频角频率，其他子载波角频率是其整数倍。
正交调制器QM对二进制正交振幅调制正交频分复用器4QAM 0FDM输出的信号进行调制后，输出的表达式为：
Y＝Re{x}·cosωct-Im{x}·sinωct (8)
其中ωc为正交调制器QM的调制频率；比如第一正交调制器QM1的调制频率为10GHz，第一正交调制器QM1对应的ωc＝10GHz，第二正交调制器QM2的调制频率为5GHz，第二正交调制器QM2对应的ωc＝5GHz。
根据式(7)与式(8)可以得到：
进一步可以得到：
即可以得知：
进而又可以得到：
即正交调制器QM输出的信号频率为ω0+ωc，相比二进制正交振幅调制正交频分复用器4QAM OFDM输出信号的频率ω0，频率移动了ωc。
在本实施例中，二进制正交振幅调制正交频分复用器4QAM OFDM输出信号的速率为10Gbps，第一光学分路器OS1输出的两路光信号c1和c2中心频率均为193.18THz，即中心频率为193.18THz的光信号实现了两路数据的叠加传送，数据传输速率为20Gbps，既实现了光谱利用率的倍增，同时也实现了通信速率的倍增。
在本实施例中，第一光学分路器OS1、二进制正交振幅调制正交频分复用器4QAMOFDM、第一低通余弦滚降滤波器LPCROF1、第二低通余弦滚降滤波器LPCROF2、第一正交调制器QM1、第二正交调制器QM2、第一电子增益器EG1、第二电子增益器EG2、第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1、第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2、高斯光学滤波器GOF以及矩形光学滤波器ROF组成双重调制电路，在中心频率为193.18THz的光波信号上加载5GHz和10GHz的调制频率。
在本实施例中，双重调制电路通过采用不同调制频率的第一正交调制器QM1以及第二正交调制器QM2将二进制正交振幅调制正交频分复用器4QAM OFDM输出的信号分别调制到不同的频率上，便于在射频拉远单元RRU中，将两路193.18THz信号调制的数据进行解调恢复。
在本实施例中，第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1的消光比为30dB，直流转换电压为4V，插入损耗5dB，射频转换电压为4V，第一偏置电压为1V，第二偏置电压为-1V，第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1输出光信号f1的频谱如图16所示，光信号f1为非对称双边带；第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2的消光比为30dB，直流转换电压为4V，插入损耗5dB，射频转换电压为2V，第一偏置电压为2V，第二偏置电压为-1V，第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2输出光信号f2的频谱如图17所示，光信号f2为非对称双边带。
在本实施例中，双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM的数学模型如下：
其中，Ein(t）是激光输出的光波(在本实施例中，第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1对应的Ein(t）为第一分路器OS1输出的光波信号c1，第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2对应的Ein(t)为第一分路器OS1输出的光波信号c2)；IL是插入损耗；V1(t）与V2(t）分别是上臂与下臂调制器的调制电压(在本实施例中，第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1对应的上臂和下臂的调制电压为第一正交调制器QM1和第一电子增益器EG1输出的两路光波e11和e12提供的电压，第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2对应的上臂和下臂的调制电压为第二正交调制器QM2和第二电子增益器EG2输出的两路光波e21和e22提供的电压)；Vbias1与Vbias2分别是调制器的第一偏置电压和第二偏置电压；VπRF是射频转换电压；VπDC是直流转换电压；γ是消光比。
在本实施例中，第一电子增益器EG1对中心频率为10GHz的电信号进行衰减处理，使得输入第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1的两路调制信号不对称，第二电子增益器EG2对中心频率为5GHz的电信号进行衰减处理，使得输入第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2的两路调制信号不对称，降低射频拉远单元RRU进行数据解调恢复时的误码率。
在本实施例中，高斯光学滤波器GOF滤除光信号f1中的高阶光带，只保留中心载波以及正负一阶光带，高斯光学滤波器GOF输出的光信号g1如图18所示；矩形光学滤波器ROF滤除光信号f2中的高阶光带以及负一阶光带，只保留中心载波以及正一阶光带，矩形光学滤波器ROF输出的光信号g2如图19所示。
在本实施例中，通过高斯光学滤波器GOF滤除光信号f1中的高阶光带，通过矩形光学滤波器ROF滤除光信号f2中的高阶光带，有利于消除信号在光纤中传输的非线性光学效应，降低射频拉远单元RRU进行数据解调恢复时的误码率。
在本实施例中，高斯光学滤波器GOF的数学模型如下：
α为插入损耗，fc为中心频率，B为带宽，N为滤波阶数。
在本实施例中，高斯光学滤波器GOF的中心频率fc为193.1825THz，带宽B为9GHz，滤波阶数N为1。
在本实施例中，矩形光学滤波器ROF的数学模型如下：
α为插入损耗，fc为中心频率，B为带宽，d为滤波深度。
在本实施例中，矩形光学滤波器ROF的中心频率fc为193.1825THz，带宽B为12GHz，滤波深度d为100dB。在本实施例中，第二光学合路器OC1将高斯光学滤波器GOF输出的光信号g1与矩形光学滤波器ROF输出的光信号g2耦合，耦合后的光信号h2如图20所示；第一光学合路器OC1将第二光学合路器OC2耦合后的光信号h2与第一波分复用器WDM1输出的光信号b2，b3，b4进行耦合，耦合后的光信号h1如图21所示；第一光学合路器OC1耦合后的光信号h1被掺饵光纤放大器EFDA放大后发送给下行链路光纤Downlink传输。
在本实施例中，掺饵光纤放大器EFDA对第一光学合路器OC1耦合后的光信号h1进行放大后发送给下行链路光纤Downlink传输；掺饵光纤放大器EFDA输出的光信号i与第一光学合路器OC1耦合后的光信号h1频谱相同(如图22所示)，功率比第一光学合路器OC1耦合后的光信号h1的功率高。
在本实施例中，第二光学分路器OS2将上行链路光纤Uplink输出的光信号按照功率等分成两路光信号，并将两路功率相等的光信号分别发送给第二波分复用器WDM2以及光子探测器PD。
在本实施例中，光子探测器PD对第二光学分路器OS2输出的光波信号进行外差拍频，输出八路频率分别为5GHz、10GHz、35GHz、40GHz、65GHz、70GHz、95GHz、140GHz的电毫米波信号j(如图22所示)。
在本实施例中光子探测器PD对输入的四路光波信号(三路未经调制的光波信号以及一路经过5GHz、10GHz调制的光波信号)进行外差拍频的工作原理如下：
四路光波信号的数学模型可以简化如下，
其中，E1(t)、E2(t)、E3(t)为三个未经调制的激光信号，即中心频率分别193.09THz、193.12THz、193.15THz的光信号，E4(t)为经过双路调制(5GHz以及10GHz调制)的中心频率为193.18THz的光信号，EMS1(t)与EMS2(t)分别是频率fQM1为5GHz以及频率fQM2为10GHz的调制信号；f1、f2、f3、f4分别为四路光波信号的中心频率，即f1、f2、f3、f4分别为193.09THz、193.12THz、193.15THz、193.18THz；
上述四路光波信号通过光子探测器PD混频，转换得到射频电流信号的数学模型可以简化如下，
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由上式可知，上述八个射频载波信号的中心频率分别如下，
RF1＝f1-f1+fQM1＝5GHz
RF2＝f1-f1+fQM2＝10GHz
RF3＝f2-f1+fQM1＝35GHz
RF4＝f2-f1+fQM2＝40GHz
RF5＝f3-f1+fQM1＝65GHz
RF6＝f3-f1+fQM2＝70GHz
RF7＝f4-f1+fQM1＝95GHz
RF8＝f4-f1+fQM2＝100GHz
在本实施例中，第一带通矩形光学滤波器BPRF1、第二带通矩形光学滤波器BPRF2、第三带通矩形光学滤波器BPRF3、第四带通矩形光学滤波器BPRF4、第五带通矩形光学滤波器BPRF5、第六带通矩形光学滤波器BPRF6、第七带通矩形光学滤波器BPRF7以及第八带通矩形光学滤波器BPRF8分别从光子探测器PD输出的八路射频载波中滤出中心频率为5GHz、10GHz、35GHz、40GHz、65GHz、70GHz、95GHz、140GHz的射频载波信号；第一功率放大器PA1、第二功率放大器PA2、第三功率放大器PA3、第四功率放大器PA4、第五功率放大器PA5、第六功率放大器PA6、第七功率放大器PA7以及第八功率放大器PA8分别接收中心频率为5GHz、10GHz、35GHz、40GHz、65GHz、70GHz、95GHz、100GHz的射频载波信号，将射频载波信号放大；射频合路器RFC将经过功率放大后的八路射频载波耦合，由天线发送到自由空间，与多个移动终端单元MT1……MTn建立无线通信连接。
在本实施例中，第二波分复用器WDM2输出的光信号k1、k2、k3的中心频率分别为193.15THz、193.12THz以及193.09THz(如图24所示)；光强度调制器IM接收中心频率为193.15THz的光信号k1以及数字基带信号DBS后，将经过调制的光信号发送给上行链路光纤Uplink，由上行链路光纤Uplink将经过调制后的光信号发送给光接收器OpticalReceiver；中心频率分别为193.12THz、193.09THz的光信号作为备份光源ROS输出。
在本实施例中，一种光纤无线多载波通信系统的信号处理方法，包括以下步骤：
(1)连续波激光器CWL输出激光光波给偏振控制器PC，偏振控制器PC将连续波激光器CWL输出的激光光波转换成线偏振光后发送给马赫-曾德尔调制器MZM的输入端，正弦信号发生器SSG输出正弦射频载波信号给马赫-曾德尔调制器MZM的调制端；
(2)马赫-曾德尔调制器MZM输出多路以连续波激光器输出的光波频率为中心频率，在其左右两边分别以正弦射频载波信号的倍数频率展开的光波信号；
(3)第一波分复用器WDM1接收马赫-曾德尔调制器MZM输出的多路光波信号，输出一路光波信号给双重调制电路，并输出三路未调制的光波信号给光学合路器OC；
(4)双重调制电路接收第一波分复用器WDM1输出的光波信号，在第一波分复用器WDM1输出的光波信号上加载两种调制频率的调制信号；
(5)双重调制电路输出两路加载了两种调制频率的调制信号给光学合路器OC；光学合路器OC将双重调制电路输出的两路加载了两种调制频率的调制信号以及第一波分复用器WDM1输出的三路未调制的光波信号发送给掺饵光纤放大器EDFA；掺饵光纤放大器EDFA对信号进行放大后，发送给下行链路光纤；下行链路光纤输出放大后的信号给射频拉远单元RRU；
(6)射频拉远单元RRU将接收到的光波信号转换成射频载波信号；
(7)射频拉远单元RRU通过无线链路通信将射频载波信号发送给移动通信终端MT。
在本实施例步骤(2)中，马赫-曾德尔调制器MZM输出的光波信号为以193.1THz为中心频率，在其左右两边分别以正弦射频载波信号的倍数频率(即10GHz的倍数频率)展开的光谱分布。
在本实施例步骤(3)中，第一波分复用器WDM1输出中心频率为193.18THz的光波信号给双重调制电路；第一波分复用器WDM1输出中心频率为193.15THz、193.12THz、193.09THz的三路光波信号给光学合路器OC。
在本实施例步骤(4)中，双重调制电路的两种调制频率分别为5GHz、10GHz；双重调制电路对第一波分复用器WDM1输出的光波信号进行5GHz、10GHz频率调制；步骤(4)包括以下步骤：二进制正交振幅调制正交频分复用器4QAM OFDM分别输出两对信号I1、Q1以及I2、Q2给第一低通余弦滤波器LPCROF1以及LPCROF2；第一低通余弦滤波器LPCROF1以及LPCROF2分别用于消除两对信号I1、Q1以及I2、Q2的码间串扰，并输出电信号d1、d2给调制频率为10GHz的第一正交调制器QM1、调制频率为5GHz的第二正交调制器QM2；第一正交调制器QM1输出信号给第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1的一个调制端和第一电子增益器EG1的输入端，第一电子增益器EG1输出信号给第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1的另一个调制端，第一光学合路器OS1输出信号给第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1的输入端，第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1输出经过10GHz调制信号调制后的光波信号；第一正交调制器QM2输出信号给第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2的一个调制端和第二电子增益器EG2的输入端，第二电子增益器EG2输出信号给第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2的另一个调制端，第一光学合路器OS1输出信号给第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2的输入端，第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2输出经过5GHz调制后的光波信号；第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1输出信号给高斯光学滤波器的输入端，高斯光学滤波器GOF滤除第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM1输出的光信号中的高阶光带，只保留中心载波以及正负一阶光带；第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2输出信号给第二光学滤波器的输入端，矩形光学滤波器ROF滤除第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM2输出的光信号中的高阶光带以及负一阶光带，只保留中心载波以及正一阶光带。
在本实施例步骤(6)包括以下步骤：第二光学分路器OS2将上行链路光纤Uplink输出的光信号按照功率等分成两路光信号，并将两路功率相等的光信号分别发送给第二波分复用器WDM2以及光子探测器PD；光子探测器PD对第二光学分路器OS2输出的光波信号进行外差拍频，输出八路频率分别为5GHz、10GHz、35GHz、40GHz、65GHz、70GHz、95GHz、140GHz的电毫米波信号；第一带通矩形光学滤波器BPRF1、第二带通矩形光学滤波器BPRF2、第三带通矩形光学滤波器BPRF3、第四带通矩形光学滤波器BPRF4、第五带通矩形光学滤波器BPRF5、第六带通矩形光学滤波器BPRF6、第七带通矩形光学滤波器BPRF7以及第八带通矩形光学滤波器BPRF8分别从光子探测器PD输出的八路射频载波中滤出中心频率为5GHz、10GHz、35GHz、40GHz、65GHz、70GHz、95GHz、140GHz的射频载波信号；第一功率放大器PA1、第二功率放大器PA2、第三功率放大器PA3、第四功率放大器PA4、第五功率放大器PA5、第六功率放大器PA6、第七功率放大器PA7以及第八功率放大器PA8分别接收中心频率为5GHz、10GHz、35GHz、40GHz、65GHz、70GHz、95GHz、1000Hz的射频载波信号，将射频载波信号放大；射频合路器RFC将经过功率放大后的八路射频载波耦合。
在本实施例中，所有英文简称的全称如下：TTU，全称是Transmit Terminal Unit；RRU，全称是Radio Remote Unit；MT，全称是Movable Terminal；CWL，全称是ContinuousWave Laser；PC，全称是Polarization Controller；SSG，全称是Sinusoidal SignalGenerator；MZM，全称是Mach-Zehnder Modulator；WDM，全称是Wavelength DivisionMultiplexing；OS，全称是Optical Splitter；QAM，全称是Quadrature AmplitudeModulation；OFDM，全称是Orthogonal Frequency Division Multiplexing；LPCROF，全称是Low Pass Cosine Roll DropFilter；QM，全称是Quadrature Modulation；EG，全称是Electronic Gain；DPMZM，全称是Double Port Mach-Zehnder Modulator；GOF，全称是Guass OpticalFilter；ROF，全称是Rectangle Optical Filter；OC，全称是OpticalCombiner；EDFA，全称是Erbium-doped Optical Fiber Amplifier；OR，全称是OpticalReceivet；PD，全称是Photon Detector；BPRF，全称是Band Pass rectangular Filter；PA，全称是Power Amplifier；RFC，Radio Frequency Combiner；IM，Intensity Modulator；DBS，Digital Baseband Siganal；ROS，Reserve Optical Signal。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于：第一波分复用器WDM1输出的四路光信号b1、b2、b3、b4的中心频率不是193.18THz、193.15THz、193.12THz、193.09THz，而是193.00THz、193.01THz、193.02THz、193.03THz、193.04THz、193.05THz、193.06THz、193.07THz、193.08THz、193.09THz、193.10THz、193.11THz、193.12THz、193.13THz、193.14THz、193.15THz、193.16THz、193.17THz、193.18THz、193.19THz、193.20THz中的四路光信号，例如193.04THz、193.08THz、193.12THz、193.16THz，则光子探测器PD外差拍频后输出的八路射频载波的中心频率分别为5GHz、10GHz、45GHz、50GHz、85GHz、90GHz、125GHz、130GHz；如果第一波分复用器WDM1输出的四路光信号b1、b2、b3、b4的中心频率分别为193.04THz、193.06THz、193.08THz、193.10THz，则光子探测器PD外差拍频后输出的八路射频载波的中心频率分别为5GHz、10GHz、35GHz、45GHz、65GHz、75GHz、95GHz、105GHz，依次类推。
实施例三
本实施例与实施例一的区别在于：第一正交调制器QM1、第二正交调制器QM2的调制频率不是5GHz、10GHz；比如，第一正交调制器QM1的调制频率为5GHZ，第二正交调制器QM2的调制频率为15GHz，则光子探测器PD外差拍频后输出的八路射频载波的中心频率分别为5GHz、15GHz、45GHz、50GHz、85GHz、90GHz、125GHz、130GHz。
实施例四
如图24所示，本实施例与实施例一的区别在于；光纤无线多载波通信系统包括两个射频拉远单元RRU1、RRU2；发送终端TTU包括连续波激光器CWL，输出端连接偏振控制器PC的输入端；偏振控制器PC，输出端连接马赫-曾德尔调制器MZM的输入端；正弦信号发生器SSG，输出端连接马赫-曾德尔调制器MZM的调制端；马赫-曾德尔调制器MZM，输出端输出光波信号a并与第一波分复用器WDM1的输入端连接；第一波分复用器WDM1，一个输出端输出光波信号b11并与第一光学分路器OS11的输入端连接，三个输出端分别输出光波信号b21、b31、b41，并与光学合路器OC1的输入端连接，一个输出端输出光波信号b12，并与第一光学分路器OS21的输入端连接，三个输出端分别输出光波信号b22、b32、b42，并与光学合路器OC2的输入端连接；第一光学分路器OS11，一个输出端与第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM11的输入端连接，另一个输出端与第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM21的输入端连接；第一光学分路器OS12，一个输出端与第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM12的输入端连接，另一个输出端与第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM22的输入端连接；二进制正交振幅调制正交频分复用器4QAM OFDM1，一个输出端与第一低通余弦滚降滤波器LPCROF11的输入端连接，另一个输出端与第二低通余弦滚降滤波器LPCROF21的输入端连接；二进制正交振幅调制正交频分复用器4QAM OFDM2，一个输出端与第一低通余弦滚降滤波器LPCROF12的输入端连接，另一个输出端与第二低通余弦滚降滤波器LPCROF22的输入端连接；第一低通余弦滚降滤波器LPCROF11，输出端与第一正交调制器QM11的输入端连接；第一低通余弦滚降滤波器LPCROF12，输出端与第一正交调制器QM12的输入端连接；第二低通余弦滚降滤波器LPCROF21，输出端与第二正交调制器QM21的输入端连接；第二低通余弦滚降滤波器LPCROF22，输出端与第二正交调制器QM22的输入端连接；第一正交调制器QM11，一个输出端与第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM11的一个调制端连接，另一个输出端与第一电子增益器EG11的输入端连接；第一正交调制器QM12，一个输出端与第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM12的一个调制端连接，另一个输出端与第一电子增益器EG12的输入端连接；第二正交调制器QM21，一个输出端与第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM21的一个调制端连接，另一个输出端与第二电子增益器EG21的输入端连接；第二正交调制器QM22，一个输出端与第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM22的一个调制端连接，另一个输出端与第二电子增益器EG22的输入端连接；第一电子增益器EG11，输出端与第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM11的另一个调制端连接；第一电子增益器EG12，输出端与第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM12的另一个调制端连接；第二电子增益器EG21，输出端与第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM21的另一个调制端连接；第二电子增益器EG22，输出端与第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM22的另一个调制端连接；第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM11，输出端与高斯光学滤波器GOF1的输入端连接；第一双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM12，输出端与高斯光学滤波器GOF2的输入端连接；第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM21，输出端与矩形光学滤波器ROF1的输入端连接；第二双端口马赫-曾德尔调制器DPMZM22，输出端与矩形光学滤波器ROF2的输入端连接；高斯光学滤波器GOF1，输出端与光学合路器OC1的输入端连接；高斯光学滤波器GOF2，输出端与光学合路器OC2的输入端连接；矩形光学滤波器ROF1，输出端与光学合路器OC1的输入端连接；矩形光学滤波器ROF2，输出端与光学合路器OC2的输入端连接；光学合路器OC1，输出端与掺饵光纤放大器EDFA1的输入端连接；光学合路器OC2，输出端与掺饵光纤放大器EDFA2的输入端连接；掺饵光纤放大器EDFA1，输出端连接下行链路光纤Downlink的一个输入端；掺饵光纤放大器EDFA2，输出端连接下行链路光纤Downlink的另一个输入端；第一波分复用器WDM1输出两路光信号b11、b12进行双路矢量调制。
比如，在本实施例中，四路光信号b11、b21、b31、b41的中心频率是193.18THz、193.15THz、193.12THz、193.09THz，四路光信号b12、b22、b32、b42的中心频率是193.04THz、193.08THz、193.12THz、193.16THz；射频拉远单元RRU1中的光子探测器PD1外差拍频后的得到的八路射频载波中心频率分别为5GHz、10GHz、35GHz、40GHz、65GHz、70GHz、95GHz、100GHz，射频拉远单元RRU2中的光子探测器PD2外差拍频后的得到的八路射频载波中心频率分别为5GHz、10GHz、45GHz、50GHz、85GHz、90GHz、125GHz、130GHz。
实施例五
如图25所示，本实施例与实施例四的区别在于：光纤无线多载波通信系统包括多个射频拉远单元RRU1……RRUm；第一波分复用器WDM1输出m路光信号b11……b1m进行双路矢量调制。
以上所述仅是本发明的优选实施例，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种发送终端，包括：连续波激光器，输出端连接偏振控制器的输入端；偏振控制器，输出端连接马赫-曾德尔调制器的输入端；正弦信号发生器，输出端连接马赫-曾德尔调制器的调制端；马赫-曾德尔调制器，输出端输出光波信号a并与第一波分复用器的输入端连接；第一波分复用器，一个输出端输出一路光波信号并与双重调制电路的输入端连接；双重调制电路，用于在第一波分复用器输出的光波信号上加载两种调制频率的调制信号
其特征在于，所述双重调制电路包括：第一光学分路器，输入端接收第一波分复用器输出的一路光波信号，所述第一光学分路器将第一波分复用器输出的一路光波信号分成功率相等的两路光波信号，一个输出端与第一双端口马赫-曾德尔调制器的输入端连接，另一个输出端与第二双端口马赫-曾德尔调制器的输入端连接；
二进制正交振幅调制正交频分复用器，两个输出端输出一对I/Q信号并与第一低通余弦滚降滤波器的输入端连接，另外两个输出端输出另一对I/Q并与第二低通余弦滚降滤波器的输入端连接；第一低通余弦滚降滤波器，输出端与第一正交调制器的输入端连接；第二低通余弦滚降滤波器，输出端与第二正交调制器的输入端连接；第一正交调制器，一个输出端与第一双端口马赫-曾德尔调制器的一个调制端连接，另一个输出端与第一电子增益器的输入端连接；第二正交调制器，一个输出端与第二双端口马赫-曾德尔调制器的一个调制端连接，另一个输出端与第二电子增益器的输入端连接，所述第二正交调制器采用与第一正交调制器不同的调制频率；第一电子增益器，输出端连接第一双端口马赫-曾德尔调制器的另一个调制端；第二电子增益器，输出端连接第二双端口马赫-曾德尔调制器的另一个调制端；第一双端口马赫-曾德尔调制器，输出端与第一光学滤波器的输入端连接；第二双端口马赫-曾德尔调制器，输出端与第二光学滤波器的输入端连接；第一光学滤波器，用于滤除第一双端口马赫-曾德尔调制器输出的光波信号的高阶光带，保留中心载波以及正负一阶光带；第二光学滤波器，用于滤除第二双端口马赫-曾德尔调制器输出的光波信号的高阶光带以及负一阶光带，保留中心载波以及正一阶光带。
2.根据权利要求1所述的发送终端，其特征在于：所述马赫-曾德尔调制器通过调节消光比和对称因子，使所述光波信号a包括多个功率均衡的光波信号；所述第一波分复用器输出的光波信号属于多个频率不同、功率均衡的光波信号的部分或全部。
3.根据权利要求2所述的发送终端，其特征在于：所述第一波分复用器输出多路光波信号；所述发送终端包括与所述多路光波信号数量相等的多路双重调制电路，多路双重调制电路用于对多路光波信号分别进行双重调制。
4.一种采用权利要求1-3任意一项所述的发送终端的光纤无线多载波通信系统，其特征在于，所述发送终端还包括光学合路器；所述光纤无线多载波通信系统还包括下行链路光纤、射频拉远单元以及移动终端单元；所述光学合路器的输入端与所述双重调制电路的输出端连接，输出端与所述下行链路光纤的输入端连接；所述下行链路光纤的输出端与所述射频拉远单元的输入端连接；所述射频拉远单元与所述移动终端单元通过无线链路通信；所述射频拉远单元用于将双重调制电路输出的光波信号转换成射频载波信号。
5.根据权利要求4所述的光纤无线多载波通信系统，其特征在于，所述第一波分复用器的另外三个输出端输出三路未经调制的光波信号给所述光学合路器；所述光学合路器输出的光波信号包括三路未经调制的光波信号以及双重调制电路输出的调制信号。
6.根据权利要求5所述的光纤无线多载波通信系统，其特征在于，所述光学合路器包括：第二光学合路器，输入端连接所述双重调制电路的输出端，输出端连接第一光学合路器的输入端；第一光学合路器，输入端连接所述第一波分复用器的另外三个输出端，输出端连接下行链路光纤。
7.根据权利要求5所述的光纤无线多载波通信系统，其特征在于，射频拉远单元包括：光子探测器，输入端接收下行链路光纤输出的三路未经调制的光波信号以及一路经过两种调制频率调制的光波信号，输出端输出包括八路射频载波的射频载波信号并分别与第一带通矩形光学滤波器、第二带通矩形光学滤波器、第三带通矩形光学滤波器、第四带通矩形光学滤波器、第五带通矩形光学滤波器、第六带通矩形光学滤波器、第七带通矩形光学滤波器以及第八带通矩形光学滤波器的输入端连接；第一带通矩形光学滤波器、第二带通矩形光学滤波器、第三带通矩形光学滤波器、第四带通矩形光学滤波器、第五带通矩形光学滤波器、第六带通矩形光学滤波器、第七带通矩形光学滤波器以及第八带通矩形光学滤波器，输出端分别与第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第四功率放大器、第五功率放大器、第六功率放大器、第七功率放大器以及第八功率放大器的输入端连接，分别用于滤出射频载波信号中的八路射频载波；第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第四功率放大器、第五功率放大器、第六功率放大器、第七功率放大器以及第八功率放大器，用于放大八路射频载波的功率；射频合路器，输入端与第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第四功率放大器、第五功率放大器、第六功率放大器、第七功率放大器以及第八功率放大器的输出端连接，输出端与天线连接；天线，发送经过功率放大的八路射频载波。
8.根据权利要求7所述的光纤无线多载波通信系统，其特征在于，所述射频拉远单元还包括：第二光分路器，输入端连接下行链路光纤的输出端，一个输出端连接光子探测器的输入端，另一个输出端连接第二波分复用器的输入端；第二波分复用器，一个输出端输出一路未经调制的光波信号并与光强度调制器的输入端连接，另外两个输出端输出两路未经调制的光波信号作为备用光源；光强度调制器，输出端连接上行链路光纤的输入端；所述光纤无线多载波通信系统还包括：上行链路光纤，输出端连接光学接收器的输入端；所述发送终端还包括光学接收器，用于接收上行链路光纤输出的光波信号。
9.根据权利要求4所述的光纤无线多载波通信系统，其特征在于，所述发送终端还包括掺饵光纤放大器，输入端连接光学合路器的输出端，输出端连接下行链路光纤的输入端。
10.一种采用权利要求4-9任意一项所述的光纤无线多载波通信系统的信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）连续波激光器输出激光光波给偏振控制器，偏振控制器将连续波激光器输出的激光光波转换成线偏振光后发送给马赫-曾德尔调制器MZM的输入端，正弦信号发生器输出正弦射频载波信号给马赫-曾德尔调制器MZM的调制端；
（2）马赫-曾德尔调制器MZM输出多路以连续波激光器输出的光波频率为中心频率，在其左右两边分别以正弦射频载波信号的倍数频率展开的光波信号；
（3）第一波分复用器接收马赫-曾德尔调制器MZM输出的多路光波信号，输出一路光波信号给双重调制电路；
（4）双重调制电路接收第一波分复用器输出的光波信号，在第一波分复用器输出的光波信号上加载两种调制频率的调制信号；
（5）射频拉远单元通过光学合路器以及下行链路光纤接收双重调制电路输出的光波信号；
（6）射频拉远单元将双重调制电路输出的光波信号转换成射频载波信号；
（7）射频拉远单元通过无线链路通信将射频载波信号发送给移动通信终端。
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