CN204481832U - 一种基于光梳和载波重用的rof-pon全双工系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于光梳和载波重用的ROF-PON全双工系统，所述该方案如附图1所示，频率为10GHz的本振源同时驱动级联了相位调制器和强度调制器的电吸收调制器产生频率间隔为10GHz，平坦的光梳。利用一个波长等于光梳中心载波的光栅滤波器和光环形器将中心载波与其他载波分离，分离后的中心载波分为两路，一路不加载任何信号载波重用作为下行链路的拍频光，另一路作为上行载波加载上行数据后由低速光电探测器转化为基带的电信号；将下行无线数据调制到除中心载波外的其他载波上，通过光纤传输给所述RN；RN接收到OLT发送的光信号，通过阵列波导光栅按波长的不同进行分离，选取任意一路承载下行数据的边带与未调制数据的中心载波合路，形成60GHz光毫米波ROF信号；该光毫米波ROF信号通过光电探测器光电转换后经过放大器和天线发射给无线用户。在该系统中利用光梳和载波重用，实现单光源和上下行光源共用的复用系统，能够实现经济性和系统性能的平衡。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，具体讲的是一种基于光梳和载波重用的ROF-PON全双工系统。
背景技术
随着无线传输速率的不断提高，目前的无线频谱资源已经无法满足未来无线通信业务的大容量和多样化需求。为了解决这些问题，使用光纤直接承载无线射频信号的光载无线通信(Radio Over Fiber，ROF)技术成为业界关注的热点。ROF技术是将射频信号载波调制到光载波上实现基于光纤网络传输的技术。ROF技术具有基站结构简单、带宽大、抗电磁干扰能力强，损耗低和保密性好等优点。但在现有的ROF光通信系统中，一根光纤上仅传输一路信道的信号，浪费了光信道资源，限制了传输的信息量；
基于光纤接入的无源光网络(Passive Optical Network,PON)具有协议透明、容量大、传输距离长、成本较低等优点，能够提供巨大带宽，但其灵活性严重受限。为了解决现有的基于ROF的光无线通信系统的浪费光信道资源的问题，提出了将光纤的宽带传输优势和无线接入的灵活方便优势融合在一起的ROF-PON光网络系统。ROF-PON系统是一种融合了ROF和PON技术的混合接入系统，不仅能够提供宽带光纤有线接入，还能实现低损耗的无线接入，大大简化了网络结构，提高了光谱利用率。
目前已有的基于ROF-PON的全双工系统大都采用多路信号源作为光源组成独立光信道的方式，有线与无线信号相互独立，将混合信号进行简单耦合并传输，但这就降低设备与频谱的利用率，还需要较多数量的中心站来维持数量庞大的基站，影响了信号在光纤中的传输性能。因此有必要采取方法提高中心站发送光毫米波的谱效率，使得一个中心站可以维持更多数量的基站运转。中国专利申请号：200910093579.X提出了一种基于4倍频的基站无源全双工毫米波RoF链路实现方案，但其由于马赫-曾德干涉仪的输出光波存在平顶效应，且通道隔离度需要进一步改善,很难准确输出理想的光波。中国专利申请号：201210234217.X提出了一种基于PON/RoF的全双工有线/无线混合接入方法和系统，该方案同样受马赫-曾德干涉仪性能的影响，而且系统需要具有高消光比和高透射率的偏振分束器，对器件性能要求较高。
所以，目前在ROF-PON光网络系统中面临的设备复杂、频谱利用率低，传输距离短是目前需要解决的关键问题。因此有必要采取方法进一步简化光源结构，提高中心站发送光毫米波的谱效率，实现60GHz甚至更高频的毫米波的无线接入，同时实现数据的高质量传输。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：传统的ROF-PON系统复杂度高、传输距离短、设备成本高、频谱利用率低。
本实用新型的技术方案为：
一种基于光梳和载波重用的ROF-PON全双工系统装置，其特征在于：该系统包括：光线路终端OLT、远端节点RN和多个光网络单元ONU；所述OLT，利用一个激光器产生的连续激光作为激光源入射至电吸收调制器，一个本振信号源同时驱动相互级联的电吸收调制器、相位调制器和强度调制器，产生多个平坦梳状谱作为波分复用信道中的光信号；利用一个中心波长等于光梳中心载波的光栅滤波器和光环形器将中心载波与其他载波成分分离；分离后的中心载波分为两路，一路不加载任何信号载波重用作为下行链路的拍频光，另一路作为上行载波加载上行数据后由低速光电探测器转化为基带的电信号；将下行无线数据调制到除中心载波外的其他载波上，通过光纤传输给所述RN。所述RN,接收到OLT发送的光信号，通过阵列波导光栅按波长的不同进行分离，并分配给对应的ONU。任一所述ONU,接收到所述RN发送的光信号，选取任意一路承载下行数据的边带与未调制数据的中心载波合路，形成光毫米波ROF信号；该光毫米波ROF信号经过射频放大器放大后送入光电探测器进行拍频产生射频毫米波信号，射频毫米波信号通过无线射频天线发射出去。
本实用新型的有益效果具体如下：
本实用新型的目的在于提供一种基于光梳和载波重用的ROF-PON全双工系统，该系统能够降低系统成本，提高信道容量和频谱利用率。
此基于光梳和载波重用的ROF-PON系统是对普遍采用的多个光源混合传输系统进行的改进，通过利用光频率梳平坦的谱特性，能够完全用单光源一次产生多个光载波，并将其应用于上下行链路混合传输的全双工ROF-PON系统。简化了基站的结构和功能，同时实现了上下行同时传输毫米波信号和基带信号，降低了ROF系统的成本，并且有效的避免了单纤双向传输系统中的后向瑞利散射。解决了现有技术中系统复杂度高，频谱利用率低的问题。整个系统所需设备简单、频谱利用率高，具有廉价的构建成本，能应用于多用户的波分复用系统中。
附图说明
图1为基于光梳和载波重用的ROF-PON全双工系统结构示意图。
图2为本实用新型中电吸收调制器在10GHz的本振信号调制下的输出光谱。
图3为本实用新型中强度调制器输出的光频率梳频谱示意图。
图4为本实用新型中经过光栅滤波器和光耦合器分离之后，携带下行数据信号的下行链路光谱图。
图5为本实用新型中携带下行数据的一路光边带与将位于193.4THz处未调制的中心载波合路之后光谱图。
图6为本实用新型中下行链路光毫米波信号经过光电转换后的频谱图。
图7为本实用新型中经过光环形器和光栅滤波器分离后，携带上行数据信号的中心载波光谱图。
图8为本实用新型中上行链路基带信号不经过光纤传输情况下解调得到的眼图(背靠背情况)。
图9为本实用新型中上行链路基带信号经过上行光纤传输后解调得到的眼图(上行链路光纤长度为40km)。
图10为本实用新型中下行链路电毫米波信号在不经过光纤传输情况下解调得到的眼图(背靠背情况)。
图11为本实用新型中下行链路电毫米波信号经过下行光纤传输后解调得到的眼图(下行链路长度为40km)。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
本实用新型实施例中提出一种基于光梳和载波重用的ROF-PON全双工系统，上下行数据分别调制在同一波长的不同子边带上传输，利用上行未调制的中心载波作为下行拍频载波，实现上下行载波重用，解决了ROF和PON技术中资源利用率低的问题。ROF-PON全双工系统包括：光线路终端(optical lineterminal，OLT)、远端节点(Remote Node，RN)和多个光网络单元(OpticalNetwork Unit，ONU)。OLT接收来自骨干网的有线/无线信号，然后通过RN将信号分别分配给ONU。ONU可以同时实现用户的有线/无线接入。其中，所述OLT，利用一个工作波长为193.4THz的激光器2为例，电吸收调制器3的本振源1频率为10GHz,产生的光谱如图2所示，相位调制器4的调制指数为4.5，经过相位调制器4和强度调制器5产生的平坦梳状谱如图3所示；经光环形器6和中心波长为193.4THz的光栅滤波器7将中心载波分离，分离后的中心载波分为两路，一路不加载任何信号载波重用作为下行链路的拍频光，另一路作为上行载波由调制器13加载上行数据，光谱如图7所示，后经光纤14传输后由低速光电探测器15转化为基带的电信号；同时将下行无线数据由调制器8调制到除中心载波外的其他载波上，光谱如图4所示，通过光纤9传输给所述RN。
所述RN,接收到OLT通过光纤9传输的下行光信号时，通过阵列波导光栅10按波长的不同进行分离并传输给对应的ONU。
任一所述ONU,接收到所述RN发送的光信号，选取任意一路承载下行数据的边带与未调制数据的中心载波合路，形成光毫米波ROF信号，合路后的光谱如图5所示；该光毫米波ROF射频信号通过光电检测后经过放大器和天线发射给无线用户，检测后的60GHz的频谱如图6所示。
为了验证光毫米波信号的性能，对接收到的毫米波信号进行相干解调，在不经过光纤传输情况下解调得到的眼图(背靠背情况)如图10所示。所产生的光毫米波信号经过40km的标准单模光纤传输后，相干解调得到的基带信号眼图如11所示。所预留的光载波被上行链路基带信号在不经过光纤传输情况下解调得到的眼图(背靠背情况)如8所示。上行链路信号经过40km的标准单模光纤传输后，解调得到的基带信号的眼图如9所示。由眼图可以看到，虽然光纤色散对信号质量有一定劣化，但是经过40km的光纤传输，眼图的开阔度仍然能够保障信号的正确检测。
上述内容仅是对本实用新型较佳实施例的详细说明，而本发明的保护范围并不限于上述内容，本领域的技术人员可以根据本方明的思想，对本发明进行各种变形和修饰，这些应属于本发明的保护范围。本发明所使用的器件均为市售器件。
Claims (3)
1.一种基于光梳和载波重用的ROF-PON全双工系统，该系统用于提高频谱利用率，提高信道容量，降低网络的实现成本，其特征包括：光线路终端OLT、远端节点RN和多个光网络单元ONU；
所述OLT，利用一个激光器产生的连续激光作为激光源入射至电吸收调制器，一个本振信号源同时驱动相互级联的电吸收调制器、相位调制器和强度调制器，产生多个平坦梳状谱作为波分复用信道中的光信号；利用一个中心波长等于光梳中心载波的光栅滤波器和光环形器将中心载波与其他载波成分分离；分离后的中心载波分为两路，一路不加载任何信号载波重用作为下行链路的拍频光，另一路作为上行载波加载上行数据后由低速光电探测器转化为基带的电信号；将下行无线数据调制到除中心载波外的其他载波上，通过光纤传输给所述RN；
所述RN，接收到OLT发送的光信号，通过阵列波导光栅按波长的不同进行分离，并分配给对应的ONU；接收到ONU发送的光信号，通过光纤传输给OLT进行处理。
任一所述ONU,接收到所述RN发送的光信号，选取任意一路承载下行数据的边带与未调制数据的中心载波合路，形成光毫米波ROF信号；该光毫米波ROF信号通过光电探测器光电转换后经过放大器和天线发射给无线用户。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述下行链路，包括：
所用光调制器均为常规的电吸收调制器，相位调制器和强度调制器。光边带分离所用光栅滤波器的中心波长等于光梳中心载波的波长。数据信号的调制为强度调制。利用环形器和光栅滤波器将下行链路光毫米波和上行链路光载波分离，且保证其中一个端口的输出是预留给上行链路的光载波，另一个端口的输出是由多个平坦的光频率梳构成的。上行链路的光载波分为两路，一路未经上行数据调制进行载波重用，用于下行链路的拍频光，下行链路光载波经阵列波导光栅按波长的不同进行分离后，选取一路与上行中心载波距离为60GHz的端口进行拍频，输出的光毫米波信号经高速光电转换后得到频率为60GHz的电毫米波信号，经射频放大后由天线发射到终端用户。
3.根据权利要求1所述，其特征在于，所述上行链路，包括：
由光调制器将有线信号调制到预留给上行链路的中心光载波上，由标准单模光纤链路传回中心站，在中心站，由低速的光电探测器将光信号转化为电信号。
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|---|---|---|---|---|
| CN105515670A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-04-20 | 复旦大学 | 基于光生矢量毫米波和光载波重用的全双工光载无线结构 |
| CN109889269A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-06-14 | 北京邮电大学 | 一种射频信号生成系统及方法 |
| CN111585654A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-08-25 | 广东工业大学 | 一种低功耗远端天线单元实现方法及远端天线装置 |
| CN112468232A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-09 | 锐捷网络股份有限公司 | 一种控制信号传输系统及方法 |
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