CN115333636B - 一种采用两级电光调制的光载双射频前传装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用两级电光调制的光载双射频前传装置，属于射频技术领域，该采用两级电光调制的光载双射频前传装置包括局端机和远端装置；局端机有多个，用于输出信号，多个局端机信号输出后，通过密集波分复用器进行光波复用；远端装置，与密集波分复用器连接，用于分解出不同的信道的双频信号，并分别通过天线和毫米波天线进行发射。本发明把DWDM和大规模天线阵列结合，波分复用与空间复用相组合，极大地提高了系统容量，并且简化了远端机的部分功能模块，使得前传结构更加优化，降低了管理成本。该技术还可以用于5G系统和未来的6G系统。
Description
技术领域
本发明涉及射频技术领域，具体是一种采用两级电光调制的光载双射频前传装置。
背景技术
现有技术大部分是单频段的系统，低于6GHz或者是毫米波段的，包含以上两个频段的不多，这些技术如下面所示。已有双频段方案具有频带利用率低，干扰大，信噪比低等不足。光载射频系统(ROF)典型应用是前传系统，前传是移动通信系统接入过程不可或缺的核心模块，目前商用5G系统工作频率是sub 6G，双频段还有技术上的不足。
对于现有申请专利，申请号201910454484.X公开了一种双频段的光载射频链路系统及其传输方法。缺点1，干扰信号多。由于用一个调制器MZM两个壁加载不同频率的射频信号，导致电光调制输出调制信号中，不但包含相位信息还包括振幅信息，进而两种调制混合干扰。在接收端，也同样存在这个问题，接收端干扰信号分量多，交叉调制干扰严重，信号解调困难。缺点2，电光调制输出信号占用频谱带宽达2*(RF1+RF2),浪费带宽资源，不利于光纤DWDM传输。
申请号202110716329.8公开了基于PDM-DPMZM的双频段RoF系统及调节方法，缺点1相干调制器两个偏振方向所加载的不同频率的信号，干扰大；系统对两个偏振方向光波的正交性要求很高，偏振之间干扰实践应用很难处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用两级电光调制的光载双射频前传装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种采用两级电光调制的光载双射频前传装置，该光载双射频前传装置包括局端机和远端装置；
所述局端机有多个，用于输出信号，每个所述局端机均包含两级电光调制结构，多个局端机信号输出后，通过密集波分复用器进行光波复用；
所述远端装置，与密集波分复用器连接，用于分解出不同的信道的双频信号，并分别通过天线和毫米波天线进行发射。
作为本发明的进一步技术方案：所述局端机包括激光器、光耦合器、电光调制器M1、电光调制器M2、电光调制器M3、2个乘法器和光交织器，电光调制器M1、电光调制器M2和电光调制器M3组成所述两级电光调制结构。
作为本发明的进一步技术方案：所述激光器输出的激光经过光耦合器输出两路单色光波，支路1输入到电光调制器M1，电光调制器M1调制后的输出光波用作电光调制器M3的输入，光耦合器的支路2输出的单色光波进入电光调制器M2进行电光调制，电光调制器M2和电光调制器M3两路调制器输出后通过光交织器进行合成耦合，实现本局端机信号输出，即第一通道输出。
作为本发明的进一步技术方案：所述光耦合器按照功率1：9的比例输出上下两路单色光波。
作为本发明的进一步技术方案：所述电光调制器M1采用抑制载波双边带调制的设置模式，其输入的调制信号为射频正弦信号RF1，频率为fRF1。
作为本发明的进一步技术方案：所述电光调制器M3的电调制信号为5G调制信号，其中心频率为fRF2，电光调制器M3为第二级电光调制。
作为本发明的进一步技术方案：所述电光调制器M1和电光调制器M3组合成毫米波调制器。
作为本发明的进一步技术方案：所述电光调制器M2的调制信号是sub 6G的5G调制信号，该信号的中心频率为fRF2。
作为本发明的进一步技术方案：所述远端装置包括密集波分解复用器、光解交织器，光电探测器和功放。
作为本发明的进一步技术方案：所述密集波分解复用器分解出不同的信道的双频信号，经过光解交织器分解成上下两个支路，其中上支路是sub 6G信号，通过光电探测器、功放器后由天线发射；下支路是毫米波信号，通过光电探测器、功放后由毫米波天线发射。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、提出了一种高效率的双频段前传系统和装置，解决了5G/6G毫米波端和低频段两个工作频段并行接入的问题。
2、双频传输时每个信道占用光纤带宽低至30GHz以内，光纤传输的频率利用率在现有方案基础上提高了2倍，可以明显节约铺设光纤的建设成本。
3、把密集波分复用技术与大规模多入多出(M-MIMO)结合，充分利用了密集波分复用器的超多信道和M-MIMO系统的超多天线阵元单位，实现了波分复用-空间复用的二维复用；
4、本方案中，毫米波调制器的本振射频频率比较低，毫米波的频率fMW分解成两个较小的频率(fRF1和fRF2)射频信号组合，组合公式：fMW＝2*fRF2+fRF1，节约了成本。
附图说明
图1是本发明的局端装置图。
图2为本发明的局端机复用装置图。
图3为本发明的远端装置图。
图4为局端机单通道输出信号光谱图。
图5为远端Sub 6G信号频谱图。
图6为远端毫米波信号频谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种采用两级电光调制的光载双射频前传装置，包括局端机和远端装置；其中，双频段是指毫米波段和Sub 6G两个高低不同频段；
本设计采用的局端机有多个，局端机用于输出信号，如图2所示，局端机单个信道输出的已调光信号光谱图如图4所示，多个局端机信号输出后，与密集波分复用器连接，通过密集波分复用器进行光波复用；每个局端机均有单独的信道，局端1-N对应信道1-N，密集波分复用器通过输出光纤连接远端装置，密集波分复用器的信道间隔可以用33.3GHz、50GHz、66.7GHz或者100GHz。采用C、L波段均可以。
所述远端装置，与密集波分复用器连接，用于分解出不同的信道的双频信号，并分别通过天线和毫米波天线进行发射。
实施例2，在实施例1的基础上，如图1所示，单个局端机由激光器、光耦合器(1*2结构)、电光调制器M1、电光调制器M2、电光调制器M3、2个乘法器和光交织器组成。激光器输出的激光经过光耦合器按照功率1：9的比例输出两路单色光波，支路1输入到电光调制器M1，电光调制器M1调制后的输出光波用作电光调制器M3的输入。光耦合器的支路2输出的单色光波进入电光调制器M2进行电光调制。电光调制器M2和电光调制器M3两路调制器输出后通过光交织器进行合成耦合，从而实现本局端机信号输出，即第一通道输出，如图4所示。
实施例3，在实施例2的基础上：本设计中的激光器采用单色性较好的DFB或者DRB激光器，电光调制器M1采用抑制载波双边带调制的设置模式，电光调制器M1静态工作点设置为n*Vπ(Vπ为半波电压，n为自然数)，抑制载波双边带调制；电光调制器M1静态工作点设置为Vπ/2，双边带调制，其输入的调制信号为射频正弦信号RF1，频率为fRF1，电光调制器M3的电调制信号为5G调制信号，令其中心频率为fRF2，该5G调制信号是由乘法器处理的射频正弦信号RF2和正交频分复用信号F-OFDM得到，电光调制器M3被称为第二级电光调制，电光调制器M1和电光调制器M3组合成毫米波调制，电光调制器M2的调制信号是sub 6G的5G调制信号，该信号的中心频率为fRF2，该5G调制信号同样是由乘法器处理的射频正弦信号RF2和正交频分复用信号F-OFDM得到，毫米波的频率fMW分解成两个较小的频率(fRF1和fRF2)射频信号组合，组合公式：fMW＝2*fRF2+fRF1。如果fRF1＝11.5GHz、fRF2＝3GHz,则输出的毫米波频率26GHz，如图6所示。
实施例4，在实施例1的基础上：如图3所示，本设计的远端装置包括密集波分解复用器、光解交织器，光电探测器和功放。同时可以将多个远端装置组合使用，图中RRU1-RRUN第1-N路远端装置。RRU中解复用后的双频电信号分别如图5和图6所示。
密集波分解复用器分解出不同的信道的双频信号，经过光解交织器分解成上下两个支路，其中上支路是sub 6G信号，通过光电探测器、功放器后由天线发射；下支路是毫米波信号，通过光电探测器、功放后由毫米波天线发射，密集波分复用器与大规模天线阵列组合协作，结合密集波分复用器超多的信道和大规模天线阵列两项技术优势，实现超大规模模拟远端传输。
本发明提供了一种双频段复用的光载毫米波前传系统，由于双频端信号是在两个分离的MZM独立调制，没有交叉调制干扰，便于接收端解调，信噪比高，误码率更低。同时，本方案采用二级电光调制技术，通过巧妙设置各个调制器的参数，提高了其频带利用率，可应用在信道间隔为33.3GHz的密集波分复用器系统中，提高了第5代移动通信系统(5G)两个频段同步使用时波分复用装置频谱利用率。本方案把密集波分复用器和大规模天线阵列结合，波分复用与空间复用相组合，极大地提高了系统容量，并且简化了远端机的部分功能模块，使得前传结构更加优化，降低了管理成本。该技术还可以用于5G系统和未来的6G系统。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种采用两级电光调制的光载双射频前传装置，其特征在于，该光载双射频前传装置包括局端机和远端装置；
所述局端机有多个，用于输出信号，每个所述局端机均包含两级电光调制结构，多个局端机信号输出后，通过密集波分复用器进行光波复用；
所述远端装置，与密集波分复用器连接，用于分解出不同的信道的双频信号，并分别通过天线和毫米波天线进行发射；
所述局端机包括激光器、光耦合器、电光调制器M1、电光调制器M2、电光调制器M3、2个乘法器和光交织器，电光调制器M1、电光调制器M2和电光调制器M3组成所述两级电光调制结构；
所述激光器输出的激光经过光耦合器输出两支路单色光波，支路1输入到电光调制器M1，电光调制器M1调制后的输出光波用作电光调制器M3的输入，光耦合器的支路2输出的单色光波进入电光调制器M2进行电光调制，电光调制器M2和电光调制器M3两路调制器输出后通过光交织器进行合成耦合，实现本局端机信号输出，即第一通道输出；
所述光耦合器按照功率1：9的比例输出上下两路单色光波；
所述电光调制器M1采用抑制载波双边带调制的设置模式，其输入的调制信号为射频正弦信号RF1，频率为fRF1。
2.根据权利要求1所述的一种采用两级电光调制的光载双射频前传装置，其特征在于，所述电光调制器M3的电调制信号为5G调制信号，其中心频率为fRF2，电光调制器M3为第二级电光调制。
3.根据权利要求2所述的一种采用两级电光调制的光载双射频前传装置，其特征在于，所述电光调制器M1和电光调制器M3组合成毫米波调制器。
4.根据权利要求3所述的一种采用两级电光调制的光载双射频前传装置，其特征在于，所述电光调制器M2的调制信号是sub 6G的5G调制信号，该信号的中心频率为fRF2。
5.根据权利要求1所述的一种采用两级电光调制的光载双射频前传装置，其特征在于，所述远端装置包括密集波分解复用器、光解交织器，光电探测器和功放。
6.根据权利要求5所述的一种采用两级电光调制的光载双射频前传装置，其特征在于，所述密集波分解复用器分解出不同的信道的双频信号，经过光解交织器分解成上下两个支路，其中上支路是sub 6G信号，通过光电探测器、功放器后由天线发射；下支路是毫米波信号，通过光电探测器、功放后由毫米波天线发射。
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