CN111769882A - 基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构，实现具有不同载波频率的、携带相同发送数据的多个无线毫米波信号的产生和传输，在该基于多频率光毫米波信号生成的RoF链路架构中，我们可以在没有光滤波器的情况下实现多频率光毫米波信号生成，并且生成的多频率光毫米波信号在远程节点中经由光耦合器和光滤波器被转变成多个特定频率的光信号，再经由光电二极管被进一步转变成多个特定频率的无线毫米波信号。本发明与现有技术相比的优点在于：在没有光滤波器的情况下实现多频率光毫米波信号生成和多频率光毫米波信号在远程节点中经由光耦合器和光滤波器被转变成多个特定频率的光信号。

Description

基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构
技术领域
本发明涉及光载无线(Radio-over-Fiber,缩写为RoF)通信系统技术领域，具体是指基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构。
背景技术
WiFi广泛地应用于家庭和办公室中以提供宽带无线服务。为了满足诸如距离和带宽的不同要求，WiFi标准下的频率通常包括2.4GHz,3.6GHz,4.9GHz,5GHz,和5.9GHz的频带.并且通常情况下，一个WiFi设备有两到三种不同的频带(例如2.4and 5GHz)可以使用。当前的WiFi只能够提供每秒兆比特数量级的服务。为了提供更多的带宽，诸如1～10Gb/s,需要采用更高的载波频率，于是毫米波频率在未来将变得十分必要。光载无线(Radio-over-Fiber,缩写为RoF)有着光纤通信大带宽和无线通信高移动性的双重优势，可以提供长距离的宽带服务。未来的毫米波无线WiFi设备应该能够提供多频率服务以满足不同的要求，因此有必要研究如何基于一个简单的架构实现多频率毫米波信号的生成。基于一个外部电光调制器的光毫米波信号的产生已经得到广泛的研究，大部分的研究方案需要一个光滤波器来为毫米波信号的产生选取光载波，移除光滤波器可以降低发射机成本并简化架构。并且，在这些方案中只生成了单频率的光毫米波信号。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述问题，提供在没有光滤波器的情况下实现多频率光毫米波信号生成和多频率光毫米波信号在远程节点中经由光耦合器和光滤波器被转变成多个特定频率的光信号的基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构，
基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构，在中央局中，来自一个自由单模激光器的频率为fc的连续波光波被一个偏振保持光耦合器一均分成两路；
其中一路的连续波光波经由一个单驱动马赫增德尔调制器被一个高功率的频率为fs的射频信号调制，恰当地调节单驱动马赫增德尔调制器的直流偏置点可实现中心光载波抑制，并使得单驱动马赫增德尔调制器输出频率为fc±nfs(n＝1，2，3，…)的一系列子载波；
另外一路的连续波光波经由一个电光调制器被发送数据调制，从而得到一个携带发送数据的载波频率为fc的基带光信号，发送数据可以采用OOK，QPSK，n-QAM(n＝8，16，32…)等调制格式；然后载波频率为fc的基带光信号和频率为fc±nfs(n＝1，2，3，…)的一系列子载波经由第二个偏振保持光耦合器二组合在一起，于是通过这种方式我们可以在没有光滤波器一的情况下实现多频率光毫米波信号生成，生成的多频率光毫米波信号经由光放大器放大后，生成的多频率光毫米波信号经由光纤传输后被送至远程节点中；
在远程节点中，接收到的多频率光毫米波信号首先经由一个光耦合器被均分成n路，每一路的多频率光毫米波信号经由一个光滤波器一作用后可以得到一个特定载波频率的光毫米波信号，其载波频率依次为fs，2fs，3fs…，这里的光滤波器二和光滤波器三可以是波长选择开关，波分复用耦合器或阵列波导光栅；
每一个特定载波频率的光毫米波信号经由馈线一、馈线二和馈线二传输后被一个光电二极管一、光电二极管二和光电二极管三转变成对应载波频率的无线毫米波信号，然后再经由发送端天线一、发送端天线二和发送端天线三被发射到自由空间中；
在终端用户中，经由每个接收端天线一、接收端天线二和接收端天线三接收到的特定载波频率的无线毫米波信号经由一个无线毫米波接收机一、无线毫米波接收机二和无线毫米波接收机三处理，以从中恢复出原始的发送数据；
高功率的频率为fs的射频信号由频率为fs的射频源提供，并经由射频放大器放大。
本发明与现有技术相比的优点在于：相较于现有技术，本发明本提出了基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构。在该基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构中，我们可以在没有光滤波器的情况下实现多频率光毫米波信号生成，并且生成的多频率光毫米波信号在远程节点中经由光耦合器和光滤波器被转变成多个特定频率的光信号，再经由光电二极管被进一步转变成多个特定频率的无线毫米波信号。这些无线毫米波信号具有不同的载波频率，但是携带相同的发送数据，因而可以应用在WiFi系统中。
作为改进，多频率光毫米波信号的毫米波载波频率位于1GHz～200GHz这个频段中。
作为改进，发送数据可以采用OOK,QPSK,n-QAM(n＝8,16,32…)等调制格式。
作为改进，其中一路的连续波光波经由一个单驱动马赫增德尔调制器被一个高功率的频率为fs的射频信号调制，恰当地调节单驱动马赫增德尔调制器的直流偏置点可实现中心光载波抑制，并使得单驱动马赫增德尔调制器输出频率为fc±nfs(n＝1,2,3,…)的一系列子载波。
作为改进，接收到的多频率光毫米波信号首先经由一个光耦合器被均分成n路，每一路的多频率光毫米波信号经由一个光滤波器三作用后可以得到一个特定载波频率的光毫米波信号，其载波频率依次为fs,2fs,3fs…，这里的光滤波器三可以是波长选择开关，波分复用耦合器或阵列波导光栅。
作为改进，每一个特定载波频率的光毫米波信号经由馈线三传输后被一个光电二极管二和光电二极管三转变成对应载波频率的无线毫米波信号，然后再经由发送端天线三被发射到自由空间中。
作为改进，在终端用户中，经由每个接收端天线三接收到的特定载波频率的无线毫米波信号经由一个无线毫米波接收机三处理，以从中恢复出原始的发送数据。
附图说明
图1是本发明基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构的结构示意图。
如图所示：1、中央局，2、单模激光器，3、偏振保持光耦合器一，4、电光调制器，5、单驱动马赫增德尔调制器，6、射频放大器，7、射频源，8、偏振保持光耦合器二，9、光放大器，10、光纤，11、远程节点，12、光耦合器，13、光滤波器一，14、光滤波器二，15、光滤波器三，16、馈线一，17、馈线二，18、馈线三，19、光电二极管一，20、光电二极管二，21、光电二极管三，22、发送端天线一，23、发送端天线二，24、发送端天线三，25、终端用户，26、接收端天线一，27、接收端天线二，28、接收端天线三，29、无线毫米波接收机一，30、无线毫米波接收机二，31、无线毫米波接收机三
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
结合附图1，基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构，
基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构，在中央局1中，来自一个自由单模激光器2的频率为fc的连续波光波被一个偏振保持光耦合器一3均分成两路；
其中一路的连续波光波经由一个单驱动马赫增德尔调制器5被一个高功率的频率为fs的射频信号调制，恰当地调节单驱动马赫增德尔调制器5的直流偏置点可实现中心光载波抑制，并使得单驱动马赫增德尔调制器5输出频率为fc±nfs(n＝1，2，3，…)的一系列子载波；
另外一路的连续波光波经由一个电光调制器4被发送数据调制，从而得到一个携带发送数据的载波频率为fc的基带光信号，发送数据可以采用OOK，QPSK，n-QAM(n＝8，16，32…)等调制格式；然后载波频率为fc的基带光信号和频率为fc±nfs(n＝1，2，3，…)的一系列子载波经由第二个偏振保持光耦合器二8组合在一起，于是通过这种方式我们可以在没有光滤波器一13的情况下实现多频率光毫米波信号生成，生成的多频率光毫米波信号经由光放大器9放大后，生成的多频率光毫米波信号经由光纤10传输后被送至远程节点11中；
在远程节点11中，接收到的多频率光毫米波信号首先经由一个光耦合器12被均分成n路，每一路的多频率光毫米波信号经由一个光滤波器一13作用后可以得到一个特定载波频率的光毫米波信号，其载波频率依次为fs，2fs，3fs…，这里的光滤波器二14和光滤波器三15可以是波长选择开关，波分复用耦合器或阵列波导光栅；
每一个特定载波频率的光毫米波信号经由馈线一16、馈线二17和馈线二18传输后被一个光电二极管一19、光电二极管二20和光电二极管三21转变成对应载波频率的无线毫米波信号，然后再经由发送端天线一22、发送端天线二23和发送端天线三24被发射到自由空间中；
在终端用户25中，经由每个接收端天线一26、接收端天线二27和接收端天线三28接收到的特定载波频率的无线毫米波信号经由一个无线毫米波接收机一29、无线毫米波接收机二30和无线毫米波接收机三31处理，以从中恢复出原始的发送数据；
高功率的频率为fs的射频信号由频率为fs的射频源7提供，并经由射频放大器6放大。
多频率光毫米波信号的毫米波载波频率位于1GHz～200GHz这个频段中。
发送数据可以采用OOK,QPSK,n-QAM(n＝8,16,32…)等调制格式。
其中一路的连续波光波经由一个单驱动马赫增德尔调制器5被一个高功率的频率为fs的射频信号调制，恰当地调节单驱动马赫增德尔调制器5的直流偏置点可实现中心光载波抑制，并使得单驱动马赫增德尔调制器5输出频率为fc±nfs(n＝1,2,3,…)的一系列子载波。
接收到的多频率光毫米波信号首先经由一个光耦合器12被均分成n路，每一路的多频率光毫米波信号经由一个光滤波器三15作用后可以得到一个特定载波频率的光毫米波信号，其载波频率依次为fs,2fs,3fs…，这里的光滤波器三15可以是波长选择开关，波分复用耦合器或阵列波导光栅。
每一个特定载波频率的光毫米波信号经由馈线三18传输后被一个光电二极管二20和光电二极管三21转变成对应载波频率的无线毫米波信号，然后再经由发送端天线三24被发射到自由空间中。
在终端用户25中，经由每个接收端天线三28接收到的特定载波频率的无线毫米波信号经由一个无线毫米波接收机三31处理，以从中恢复出原始的发送数据。
本发明的工作原理：在中央局1中，来自自由单模激光器2的频率为fc的连续波光波被偏振保持光耦合器一3均分成两路。其中一路的连续波光波经由电光调制器4被发送数据调制，从而得到一个携带发送数据的载波频率为fc的基带光信号。发送数据可以采用OOK,QPSK,n-QAM(n＝8,16,32…)等调制格式。另外一路的连续波光波经由单驱动马赫增德尔调制器5被一个高功率的频率为fs的射频信号调制。该高功率的频率为fs的射频信号由频率为fs的射频源7提供，并经由射频放大器6放大。恰当地调节单驱动马赫增德尔调制器5的直流偏置点可实现中心光载波抑制，并使得单驱动马赫增德尔调制器5输出频率为fc±nfs(n＝1,2,3,…)的一系列子载波。然后载波频率为fc的基带光信号和频率为fc±nfs(n＝1,2,3,…)的一系列子载波经由偏振保持光耦合器二8组合在一起，从而在没有光滤波器的情况下实现多频率光毫米波信号的生成。生成的多频率光毫米波信号经由光放大器9放大后，再经由一段光纤10传输后被送至远程节点11中。在远程节点11中，接收到的多频率光毫米波信号首先经由一个光耦合器12被均分成n路，n路的多频率光毫米波信号分别经由n个光滤波器一13、光滤波器二14和光滤波器三15作用后可以得到n个特定载波频率的光毫米波信号，其载波频率依次为fs,2fs,3fs…。这里的光滤波器可以是波长选择开关，波分复用耦合器或阵列波导光栅。n个特定载波频率的光毫米波信号分别经由n段馈线一16、馈线二17和馈线三18传输后，再分别被n个光电二极管一19、光电二极管二20和光电二极管三21转变成n个对应载波频率的无线毫米波信号。生成的n个特定载波频率的无线毫米波信号分别经由n个发送端天线一22、发送端天线二23和发送端天线三24被发射到自由空间中。在终端用户2525中，n个特定载波频率的无线毫米波信号分别经由n个接收端天线一26、接收端天线二27和接收端天线三28接收，再分别经由n个无线毫米波接收机处理，以从中恢复出原始的发送数据。
总之，本发明所述的基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构可以实现具有不同载波频率的、携带相同发送数据的多个无线毫米波信号的产生和传输，适合于未来的高速WiFi系统中。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构，其特征在于：
基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构，在中央局(1)中，来自一个自由单模激光器(2)的频率为fc的连续波光波被一个偏振保持光耦合器一(3)均分成两路；
其中一路的连续波光波经由一个单驱动马赫增德尔调制器(5)被一个高功率的频率为fs的射频信号调制，恰当地调节单驱动马赫增德尔调制器(5)的直流偏置点可实现中心光载波抑制，并使得单驱动马赫增德尔调制器(5)输出频率为fc±nfs(n＝1，2，3，…)的一系列子载波；
另外一路的连续波光波经由一个电光调制器(4)被发送数据调制，从而得到一个携带发送数据的载波频率为fc的基带光信号，发送数据可以采用OOK，QPSK，n-QAM(n＝8，16，32…)等调制格式；然后载波频率为fc的基带光信号和频率为fc±nfs(n＝1，2，3，…)的一系列子载波经由第二个偏振保持光耦合器二(8)组合在一起，于是通过这种方式我们可以在没有光滤波器一(13)的情况下实现多频率光毫米波信号生成，生成的多频率光毫米波信号经由光放大器(9)放大后，生成的多频率光毫米波信号经由光纤(10)传输后被送至远程节点(11)中；
在远程节点11中，接收到的多频率光毫米波信号首先经由一个光耦合器(12)被均分成n路，每一路的多频率光毫米波信号经由一个光滤波器一(13)作用后可以得到一个特定载波频率的光毫米波信号，其载波频率依次为fs，2fs，3fs…，这里的光滤波器二(14)和光滤波器三(15)可以是波长选择开关，波分复用耦合器或阵列波导光栅；
每一个特定载波频率的光毫米波信号经由馈线一(16)、馈线二(17)和馈线二(18)传输后被一个光电二极管一(19)、光电二极管二(20)和光电二极管三(21)转变成对应载波频率的无线毫米波信号，然后再经由发送端天线一(22)、发送端天线二(23)和发送端天线三(24)被发射到自由空间中；
在终端用户(25)中，经由每个接收端天线一(26)、接收端天线二(27)和接收端天线三(28)接收到的特定载波频率的无线毫米波信号经由一个无线毫米波接收机一(29)、无线毫米波接收机二(30)和无线毫米波接收机三(31)处理，以从中恢复出原始的发送数据；
高功率的频率为fs的射频信号由频率为fs的射频源(7)提供，并经由射频放大器(6)放大。
2.根据权利要求1所述的基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构，其特征在于：多频率光毫米波信号的毫米波载波频率位于1GHz～200GHz这个频段中。
3.根据权利要求1所述的基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构，其特征在于：发送数据可以采用OOK,QPSK,n-QAM(n＝8,16,32…)等调制格式。
4.根据权利要求1所述的基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构，其特征在于：其中一路的连续波光波经由一个单驱动马赫增德尔调制器(5)被一个高功率的频率为fs的射频信号调制，恰当地调节单驱动马赫增德尔调制器(5)的直流偏置点可实现中心光载波抑制，并使得单驱动马赫增德尔调制器5输出频率为fc±nfs(n＝1,2,3,…)的一系列子载波。
5.根据权利要求1所述的基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构，其特征在于：接收到的多频率光毫米波信号首先经由一个光耦合器(12)被均分成n路，每一路的多频率光毫米波信号经由一个光滤波器三(15)作用后可以得到一个特定载波频率的光毫米波信号，其载波频率依次为fs,2fs,3fs…，这里的光滤波器三(15)可以是波长选择开关，波分复用耦合器或阵列波导光栅。
6.根据权利要求1所述的基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构，其特征在于：每一个特定载波频率的光毫米波信号经由馈线三(18)传输后被一个光电二极管二(20)和光电二极管三(21)转变成对应载波频率的无线毫米波信号，然后再经由发送端天线三(24)被发射到自由空间中。
7.根据权利要求1所述的基于多倍频光矢量毫米波信号产生的光载无线链路架构，其特征在于：在终端用户(25)中，经由每个接收端天线三(28)接收到的特定载波频率的无线毫米波信号经由一个无线毫米波接收机三(31)处理，以从中恢复出原始的发送数据。
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