CN111447011A - 一种用于无线回传及协同通信的光学调制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于无线回传及协同通信的光学调制系统，包括光线路终端、远程节点以及若干光网络单元，其中，光网络单元与远程节点连接，远程节点与光线路终端；每个基站分别与一个光网络单元连接；光网络单元中包括一个激光器。光网络单元对上行的无线回传数据和基站的协同通信数据进行正交调制并承载在单波长激光上，将正交调制信号输入远程节点中，其中部分正交调制信号经光纤传输至光线路终端中进行解调，得到原始的高速无线回传信号，另一部分正交调制信号与光线路终端的下行信号混合后进入不同的光网络单元中，不同的光网络单元分别对该混合信号进行分离并提取目标协同通信数据。本发明还提出了一种用于无线回传及协同通信的光学调制方法。

Description

一种用于无线回传及协同通信的光学调制系统及方法
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，更具体地，涉及一种用于无线回传及协同通信的光学调制系统及方法。
背景技术
在基于无源光纤网络(Passive Optical Network，PON)的分布式无线回传系统中，在传输无线回传信号的同时，需要进行基站间多点协作，不同的基站之间通过交互大量的数据以及控制信道状态信息，协作提升系统的整体性能。为实现大容量无线信号的回传及基站间协同通信信号的同时传输，需要光网络单元(Optical Network Unit，ONU)与光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)在进行高速数据传输的同时，对应的ONU之间也要高速、低时延地交换数据。
目前，研究人员针对基于波分复用型无源光网络(Wavelength DivisionMultiplexing-Passive Optical Network，WDM-PON)的无线回传和协同通信提出了一系列的解决方案。其中T.Jayasinghe等人提出利用基于RSOA的可重构协同通信技术，然而该方法虽然可以改变协同通信数据要发送的目标ONU，但由于RSOA的带宽有限，很难承载大容量的高速数字信号。针对于波长切换协同通信技术，可利用一个波长切换的发射机实现无线回传数据和协同通信数据的发送。虽然该方法可以避免ONU采用两个独立的激光发射装置，但由于该系统仅使用一个调制模块，无线回传数据和协同通信的数据只能间断发送，无法同时传输。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的无法承载大容量的高速数字信号、无法同时传输无线回传数据和协同通信数据的缺陷，提供一种用于无线回传及协同通信的光学调制系统，以及一种用于无线回传及协同通信的光学调制方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种用于无线回传及协同通信的光学调制系统，包括光线路终端、远程节点以及若干光网络单元，其中，光网络单元的输出端与远程节点的第一输入端连接，远程节点的第一输出端与光线路终端的输入端连接，光线路终端的输出端与远程节点的第二输入端连接，远程节点的第二输出端与光网络单元的输入端连接；每个目标通信基站分别与一个光网络单元连接；每个光网络单元中包括一个激光器。
在使用过程中，光网络单元对上行的无线回传数据和基站的协同通信数据进行正交调制并承载在单波长激光上，将正交调制信号输入远程节点中，其中，部分正交调制信号经光纤传输至光线路终端中进行解调，得到原始的无线回传数据，另一部分正交调制信号与光线路终端的下行信号混合后进入不同的光网络单元中，不同的光网络单元分别对该混合信号进行分离并提取目标协同通信数据。
本技术方案中，无线回传数据和协同通信数据的发射和接收都在光网络单元中进行，且每个基站分别连接有一个单独的光网络单元，每个光网络单元独占一堆上下行波长，且只采用一个激光器，在单波长激光上同时传输上行的无线回传数据和基站间的协同通信数据，实现无线回传数据和协同通信数据的同时传输。而远程节点则将光网络单元发送的部分正交调制信号传输至光线路终端中对其相位进行解调，另一部分正交调制信号则与光线路终端的下行信号进行混合后，被路由到不同的输出端，传输至不同的光网络单元中提取目标协同通信数据，从而实现不同基站间的协同通信。
优选地，光网络单元中的激光器为电吸收调制激光器，用于承载待传输的协同通信信号。
优选地，光网络单元还包括相位调制器、光环形器、协同通信信号接收端、可调谐光滤波器、下行数据接收端、粗波分复用器，其中：电吸收调制激光器的输出端与相位调制器的输入端连接，相位调制器的输出端与光环形器的第一输入端连接，光环形器的第一输出端与远程节点的输入端连接，光环形器的第二输入端与远程节点的输出端连接，光环形器的第二输出端与粗波分复用器的输入端连接，粗波分复用器的第一输出端与下行数据接收端的输入端连接，粗波分复用器的第二输出端与可调谐光滤波器的输入端连接，可调谐光滤波器的输出端与协同通信信号接收端的输入端连接；待传输的协同通信数据经激光器输入光网络单元中，待传输的无线回传数据经相位调制器输入光网络单元中。
优选地，远程节点包括阵列波导光栅、耦合器和分光器，其中，阵列波导光栅的第一输入端作为远程节点的第一输入端与光网络单元的输出端连接；阵列波导光栅的输出端与耦合器的第一输入端连接，耦合器的第一输出端与光线路终端的输入端连接，耦合器的第二输入端与光线路终端的输出端连接，耦合器的第二输出端与分光器的输入端连接；分光器的输出端与阵列波导光栅的第二输入端连接。
本发明还提出一种用于无线回传及协同通信的光学调制方法，包括以下步骤：
S1：光网络单元对无线回传数据和基站的协同通信数据进行正交调制，得到正交调制信号，并将正交调制信号承载在单波长激光上传输至远程节点中；
S2：远程节点将部分正交调制信号经光纤传输至光线路终端中，光线路终端将部分正交调制信号的相位进行解调，得到原始的无线回传数据；远程节点将另一部分正交调制信号与光线路终端的下行信号混合后，将混合信号输出至不同的光网络单元；
S3：光网络单元对所接收的混合信号分离得到正交调制信号和下行信号，并分别发送至不同的端口中，其中，光网络单元根据基站的需求对分离得到的正交调制信号进行调节，选出基站需要的协同通信信号，然后从中提取得到目标协同通信数据。
优选地，待传输的协同通信数据采用四阶脉冲幅度调制(Pulse AmplitudeModulation 4，PAM4)格式进行正交调制。
优选地，待传输的无线回传数据采用正交相移键控调制格式(Quadrature PhaseShift Keying，QPSK)进行正交调制。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：在对无线回传信号与协同通信信号的传输过程中，采用正交调制的技术，将无线回传信号与协同通信信号调制到单一波长的载波上，实现同时传输无线回传数据和协同通信数据，且能够节省单个基站的波长使用量，能够覆盖更多基站，极大提升了通信带宽，且有效降低基站的复杂度和成本。
附图说明
图1为实施例1的一种用于无线回传及协同通信的光学调制系统的结构示意图。
图2为实施例1的光网络单元的结构示意图。
图3为实施例2的一种用于无线回传及协同通信的光学调制方法的流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本实施例提出一种用于无线回传及协同通信的光学调制系统，如图1所示，为本实施例的一种用于无线回传及协同通信的光学调制系统的结构示意图。
本实施例提出的一种用于无线回传及协同通信的光学调制系统中，包括N个光网络单元1，以及远程节点2、光线路终端3，其中，光网络单元1的输出端与远程节点2的第一输入端连接，远程节点2的第一输出端与光线路终端3的输入端连接，光线路终端3的输出端与远程节点2的第二输入端连接，远程节点2的第二输出端与光网络单元1的输入端连接。其中，N个目标通信基站分别与一个光网络单元1连接。
如图2所示，为本实施例的光网络单元的结构示意图。
本实施例中，光网络单元1包括电吸收调制激光器11、相位调制器12、光环形器13、粗波分复用器14、下行数据接收端15、可调谐光滤波器16、协同通信信号接收端17，其中：电吸收调制激光器11的输出端与相位调制器12的输入端连接，相位调制器12的输出端与光环形器13的第一输入端连接，光环形器13的第一输出端与远程节点2的输入端连接，光环形器13的第二输入端与远程节点2的输出端连接，光环形器13的第二输出端与粗波分复用器14的输入端连接，粗波分复用器14的第一输出端与下行数据接收端15的输入端连接，粗波分复用器14的第二输出端与可调谐光滤波器16的输入端连接，可调谐光滤波器16的输出端与协同通信信号接收端17的输入端连接。
在本实施例中，待传输的协同通信数据经电吸收调制激光器11输入光网络单元1中并采用PAM4调制格式进行幅度调制，待传输的无线回传数据经相位调制器13输入光网络单元1中与协同通信信号采用QPSK调制格式进行正交相位调制。
本实施例中，远程节点2包括阵列波导光栅21、耦合器22，以及N-1个分光器23，其中，阵列波导光栅21的第一输入端作为远程节点2的第一输入端与光环形器13的第一输出端连接；阵列波导光栅21的输出端与耦合器22的第一输入端连接，耦合器22的第一输出端与光线路终端3的输入端连接，耦合器22的第二输入端与光线路终端3的输出端连接，耦合器22的第二输出端与分光器23的输入端连接；分光器23的输出端与阵列波导光栅21的第二输入端连接。
在具体实施过程中，任意一个基站所连接的光网络单元1中，待传输的协同通信数据从电吸收调制激光器11输入光网络单元1中实现对协同通信数据的承载，并采用PAM4进行幅度调制得到协同通信信号后输入相位调制器12中；待传输的无线回传数据从相位调制器12输入光网络单元1中，且无线回传数据在相位调制器12处采用QPSK进行相位调制，得到无线回传信号。协同通信信号和无线回传信号在相位调制器12中经过幅度-相位二维的正交调制，实现利用单波长同时传输无线回传信号和协同通信信号。经过正交调制的信号通过光环形器13进入远程节点2中。
远程节点2中的阵列波导光栅21接收从每个光网络单元1中反向传输的正交调制信号，然后将部分正交调制信号通过耦合器22后经光纤传输至光线路终端3中进行相位解调，得到原始的无线回传数据；另一部分的正交调制信号在耦合器22中与从光线路终端3中发送的下行信号进行耦合，得到混合信号，然后输入到N-1个分光器23中，混合信号经分光器23重新输入到阵列波导光栅21的N-1个输入端中，通过阵列波导光栅21的循环路由特性，每个输入端的混合信号将被路由到不同的输出端，进入其他N-1个光网络单元1中。
进入光网络单元1中的混合信号经光环形器13进入粗波分复用器14中。由于下行信号的载波波长与正交调制信号的载波波长不同，粗波分复用器14能够将正交调制信号和下行信号分离，并通过不同的端口输出，其中，下行信号通过粗波分复用器14的第一输出端输出至下行数据接收端15中进一步探测，而正交调制信号通过粗波分复用器14的第二输出端输出至可调谐滤波器16中进行调节，可调谐滤波器16根据基站的需要，提取得到基站需要的具体波长的协同通信信号，然后送入协同数据接收端17中对其强度进行检测，提取出协同通信数据，实现可重构的不同基站间的协同通信。
本实施例中，采用阵列波导光栅21、耦合器22、分光器23组成远程节点2，配合光网络单元中的可调谐滤波器16，能够实现任意不同基站间选择性进行协同通信，极大地提高了协同通信的灵活性。在对无线回传信号与协同通信信号的传输过程中，本实施例采用正交调制的技术，将无线回传信号与协同通信信号调制到单一波长的载波上，无需另外增加独立激光器，能够节省单个基站的波长使用量，且能够覆盖更多基站，极大提升了通信带宽，且有效降低基站的复杂度和成本。此外，本实施例在对无线回传数据与协同通信数据进行调制时采用QPSK+PAM4的相位和强度新型光正交调制技术，相比于调制格式转换及波长切换技术，能够实现大容量无线回传和协同通信信号的同时传输。
实施例2
本实施例提出一种用于无线回传及协同通信的光学调制方法，应用于实施例1提出的一种用于无线回传及协同通信的光学调制系统。如图3所示，为本实施例的一种用于无线回传及协同通信的光学调制方法的流程图。
本实施例提出的一种用于无线回传及协同通信的光学调制方法中，包括以下步骤：
S1：光网络单元1对无线回传数据和基站的协同通信数据进行正交调制，得到正交调制信号，并将正交调制信号承载在单波长激光上传输至远程节点2中。
本步骤中，具体地，待传输的协同通信数据经电吸收调制激光器11输入光网络单元1中实现对协同通信数据的承载，并采用PAM4进行幅度调制得到协同通信信号后输入相位调制器12中；待传输的无线回传数据经相位调制器12输入光网络单元1中，且无线回传数据在相位调制器12处采用QPSK进行相位调制，得到无线回传信号。协同通信信号和无线回传信号在相位调制器12中经过幅度-相位二维的正交调制，实现利用单波长同时传输无线回传信号和协同通信信号。经过正交调制的信号通过光环形器13进入远程节点2中。
S2：远程节点2将部分正交调制信号经光纤传输至光线路终端3中，光线路终端3将部分正交调制信号的相位进行解调，得到原始的无线回传数据；远程节点2将另一部分正交调制信号与光线路终端3的下行信号混合后，将混合信号输出至不同的光网络单元1中。
本步骤中，具体地，远程节点2中的阵列波导光栅21接收从每个光网络单元1中反向传输的正交调制信号，然后将部分正交调制信号通过耦合器22后经光纤传输至光线路终端3中进行相位解调，得到原始的无线回传数据；另一部分的正交调制信号在耦合器22中与从光线路终端3中发送的下行信号进行耦合，得到混合信号，然后输入到分光器23中，混合信号经分光器23重新输入到阵列波导光栅21的输入端中，通过阵列波导光栅21的循环路由特性，每个输入端的混合信号将被路由到不同的输出端，进入其他光网络单元1中。
S3：光网络单元1对所接收的混合信号分离得到正交调制信号和下行信号，并分别发送至不同的端口中，其中，光网络单元1根据基站的需求对分离得到的正交调制信号进行调节，选出基站需要的协同通信信号，然后从中提取得到目标协同通信数据。
本步骤中，具体地，光网络单元1中的粗波分复用器14将正交调制信号和下行信号分离，并通过不同的端口输出，其中，下行信号通过粗波分复用器14的第一输出端输出至下行数据接收端15中进一步探测，而正交调制信号通过粗波分复用器14的第二输出端输出至可调谐滤波器16中进行调节，可调谐滤波器16根据基站的需要，提取得到基站需要的具体波长的协同通信信号，然后送入协同数据接收端17中对其强度进行检测，提取出协同通信数据，实现可重构的不同基站间的协同通信。
本实施例中，待传输的协同通信数据采用PAM4格式进行调制，待传输的无线回传数据采用QPSK格式进行调制，从而实现大容量无线回传和协同通信信号的同时传输。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于无线回传及协同通信的光学调制系统，其特征在于，包括光线路终端、远程节点以及若干光网络单元，其中，所述光网络单元的输出端与所述远程节点的第一输入端连接，所述远程节点的第一输出端与所述光线路终端的输入端连接，所述光线路终端的输出端与所述远程节点的第二输入端连接，所述远程节点的第二输出端与所述光网络单元的输入端连接；每个目标通信基站分别与一个所述光网络单元连接；每个所述光网络单元中包括一个激光器；
所述光网络单元对上行的无线回传数据和基站的协同通信数据进行正交调制并承载在单波长激光上，将所述正交调制信号输入所述远程节点中，其中，部分正交调制信号经光纤传输至所述光线路终端中进行解调，得到原始的无线回传数据，另一部分正交调制信号与所述光线路终端的下行信号混合后进入不同的光网络单元中，所述不同的光网络单元分别对该混合信号进行分离并提取目标协同通信数据。
2.根据权利要求1所述的光学调制系统，其特征在于：所述光网络单元中的激光器为电吸收调制激光器。
3.根据权利要求2所述的光学调制系统，其特征在于：所述光网络单元还包括相位调制器、光环形器、协同通信信号接收端、可调谐光滤波器、下行数据接收端、粗波分复用器，其中：所述电吸收调制激光器的输出端与所述相位调制器的输入端连接，所述相位调制器的输出端与所述光环形器的第一输入端连接，所述光环形器的第一输出端与所述远程节点的输入端连接，所述光环形器的第二输入端与所述远程节点的输出端连接，所述光环形器的第二输出端与所述粗波分复用器的输入端连接，所述粗波分复用器的第一输出端与所述下行数据接收端的输入端连接，所述粗波分复用器的第二输出端与所述可调谐光滤波器的输入端连接，所述可调谐光滤波器的输出端与所述协同通信信号接收端的输入端连接；待传输的协同通信数据输入所述激光器中，待传输的无线回传数据输入所述相位调制器中。
4.根据权利要求1所述的光学调制系统，其特征在于：所述远程节点包括阵列波导光栅、耦合器和分光器，其中，所述阵列波导光栅的第一输入端作为所述远程节点的第一输入端与所述光网络单元的输出端连接；所述阵列波导光栅的输出端与所述耦合器的第一输入端连接，所述耦合器的第一输出端与所述光线路终端的输入端连接，所述耦合器的第二输入端与所述光线路终端的输出端连接，所述耦合器的第二输出端与所述分光器的输入端连接；所述分光器的输出端与所述阵列波导光栅的第二输入端连接。
5.一种用于无线回传及协同通信的光学调制方法，应用于权利要求1～4任一项所述的光学调制系统中，其特征在于，包括以下步骤：
S1：光网络单元对无线回传数据和基站的协同通信数据进行正交调制，得到正交调制信号，并将所述正交调制信号承载在单波长激光上传输至远程节点中；
S2：所述远程节点将部分正交调制信号经光纤传输至光线路终端中，所述光线路终端将所述部分正交调制信号的相位进行解调，得到原始的无线回传数据；所述远程节点将另一部分正交调制信号与所述光线路终端的下行信号混合后，将混合信号输出至不同的光网络单元；
S3：所述光网络单元对所接收的混合信号分离得到正交调制信号和下行信号，并分别发送至不同的端口中，其中，光网络单元根据基站的需求对分离得到的正交调制信号进行调节，选出基站需要的协同通信信号，然后从中提取得到目标协同通信数据。
6.根据权利要求5所述的光学调制方法，其特征在于：所述协同通信数据采用四阶脉冲幅度调制格式进行正交调制。
7.根据权利要求5所述的光学调制方法，其特征在于：所述无线回传数据采用正交相移键控调制格式进行正交调制。
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CN113938145A (zh) * 2021-11-11 2022-01-14 中国联合网络通信集团有限公司 一种信号传输系统及方法
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