TWI685220B - 光載微波網路節點、無線電存取點及其光載微波通訊系統 - Google Patents

光載微波網路節點、無線電存取點及其光載微波通訊系統 Download PDF

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TWI685220B
TWI685220B TW105142032A TW105142032A TWI685220B TW I685220 B TWI685220 B TW I685220B TW 105142032 A TW105142032 A TW 105142032A TW 105142032 A TW105142032 A TW 105142032A TW I685220 B TWI685220 B TW I685220B
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Abstract

本發明是有關於一種光載微波（Radio over Fiber，RoF）網路節點、無線電存取點及其光載微波通訊系統。在一實施例中，本發明是有關於一種光載微波網路節點，此光載微波網路節點包括但不限於：雷射光源、第一電致吸收調變雷射（Electroabsorption Modulated Laser，EML）以及第一光耦合器。雷射光源傳輸具有第一波長的第一雷射光束。第一電致吸收調變雷射經由第一電訊號調變，以提供具有第二波長的第二雷射光束。第一光耦合器耦接至雷射光源以及第一電致吸收調變雷射，並且傳輸具有第一載波頻率的輸出雷射光束。第一載波頻率是依據第一波長與第二波長的波長差所決定。

Description

光載微波網路節點、無線電存取點及其光載微波通訊系統
本發明是有關於一種光載微波(Radio over Fiber，RoF)網路節點、無線電存取點(Radio Access Point，RAP)及其光載微波通訊系統。
隨著高質量多媒體應用對資源的要求持續增加，高數據傳輸速率的需求也因此而增加。為了達到高數據傳輸速率及提供大傳輸頻寬，數據已透過毫米波(millimeter wave)或太赫波(terahertz wave)範圍中的高頻載波所傳輸。儘管相較於透過微波傳輸而言，透過毫米波及太赫波傳輸經常會造成較高的傳輸損耗，但可以利用光載微波通訊系統將高複雜度的工作由基地台移至中央站台以增加通訊系統的無線覆蓋率。此外，透過光纖傳輸數據所造成的傳輸損耗會少於透過傳統同軸電纜傳輸數據所造成的損耗。因此，近年來利用毫米波或太赫波的光載微波科技所受到的關注 逐漸增長。
本發明提供一種光載微波網路節點、無線電存取點及其光載微波通訊系統。
在本發明的一實施例中，上述的光載微波網路節點包括但不限於：雷射光源、第一電致吸收調變雷射以及第一光耦合器。雷射光源傳輸具有第一波長的第一雷射光束。第一電致吸收調變雷射傳輸具有第二波長的第二雷射光束。第二雷射光束是經由第一電訊號調變而成。第一光耦合器耦接至雷射光源以及第一電致吸收調變雷射，並且傳輸具有第一載波頻率的輸出雷射光束。第一載波頻率是依據第一波長與第二波長的波長差所決定。
在本發明的一實施例中，上述的光載微波無線電存取點包括但不限於：第一光分歧器、第一光偵測器(photodetector，PD)以及第二光偵測器。第一光分歧器接收輸入光訊號並將輸入光訊號分為第一光訊號及第二光訊號。第一光偵測器耦接至第一光分歧器，接收第一光訊號並將第一光訊號轉換為第一電訊號。第二光偵測器耦接至第一光分歧器，接收第二光訊號並將第二光訊號轉換為第二電訊號。第一電訊號及第二電訊號是是衍伸自輸入光訊號。
在本發明的一實施例中，上述的光載微波通訊系統包括但不限於一網路節點。此網路節點包括但不限於：雷射光源、第一 電致吸收調變雷射以及第一光耦合器。雷射光源傳輸具有第一波長的第一雷射光束。第一電致吸收調變雷射傳輸具有第二波長的第二雷射光束，第二雷射光束是經由第一電訊號調變而成。第一光耦合器耦接至雷射光源以及電致吸收調變雷射，並且傳輸具有第一載波頻率的輸出雷射光束。第一載波頻率是依據第一波長與第二波長的波長差所決定。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
301、401、731‧‧‧中央站台
302、402、732‧‧‧無線電存取點
303、403、733a、733b、933a、1113a、1113b、1113c、1333a、1333b、1333c‧‧‧使用者設備(UE)
304、412、414、522、523、524、745‧‧‧電致吸收調變雷射(EML)
305‧‧‧雷射光源/外接式雷射
306‧‧‧光學頻譜
307、420、418、419‧‧‧光分歧器(OS)
308、309、PD‧‧‧光偵測器
310、741、912、913、1111a、1111b、1111c‧‧‧功率檢測器
311‧‧‧基頻波形
312、421、422、423、424、425、426、427、501、502、503、504、505、601、602、603、604、605、606、607、701、702、703、704、801、802、803、804、901、902、903、904、1001、1002、1003、1004、1101、1102、1103、1104、1201、1202、1203、1204、1301、1302、1303、1304、1401、1402、1403、1404‧‧‧子圖
313‧‧‧射頻訊號
411、413、744‧‧‧T型偏壓器
415、416、420、531、532、737‧‧‧光耦合器(OC)
417‧‧‧雷射光源
533‧‧‧雷射光束
611、612‧‧‧交錯器
711、712、713、714、735‧‧‧電循環器
736‧‧‧光循環器
743、1112、1311‧‧‧開關
801‧‧‧子圖/混頻器
1011、1012、1211a、1211b、1211c、1411a、1411b‧‧‧混頻器
fRF1、fRF2、fRF3‧‧‧頻率
OC‧‧‧光耦合器
λ、λ1、λ2、λ3‧‧‧波長
圖1是依據本發明的第一實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。
圖2A及2B是依據本發明的第二實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。
圖3A及3B是依據本發明的第三實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。
圖4A及4B是依據本發明的第四實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。
圖5是依據本發明的第五實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。
圖6是依據本發明的第六實施例繪示光載微波通訊系統的實 施例示意圖。
圖7是依據本發明的第七實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。
圖8是依據本發明的第八實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。
圖9A及9B是依據本發明的第九實施例繪示光載微波通訊系統的實施例。
圖10A及10B是依據本發明的第十實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。
圖11是依據本發明的第十一實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。
圖12是依據本發明的第十二實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。
相較於直接調變雷射(Direct Modulation Laser，DML)，使用電致吸收調變雷射(Electroabsorption Modulated Laser，EML)除了擁有較大的訊號頻寬之外，也有著非常低的啁啾(Chirp)，因此較不會受到色散(Dispersion)影響能夠有更大的傳輸距離。而與馬赫-曾德調變器(Mach-Zehnder modulator，MZM)相比，電致吸收調變雷射有著較低的成本以及較好的集積化能力，因此能夠用來實現低成本且高度集積化的通訊系統。
對設計一個通訊系統而言，能夠同時支援不同種類的訊號格式非常的重要。相較於直接將多頻帶電訊號輸入至光調變器，利用載入不同波長光源的方式將不會受限於光調變器的頻寬，尤其是在毫米波及太赫波的使用中會需要非常高頻寬的光調變器。
鑑於上述的情形，本發明提出一種低成本且易於集積化的多頻帶光載微波通訊系統。在本發明提出的多頻帶光載微波通訊系統中，下行線路可用易於使中央站台的電子元件及/或光學元件集積化的電致吸收調變雷射來實現。並且，高頻訊號可透過雷射光源的波長差而產生，藉由光偵測器傳送以經由光電轉換器轉換為電訊號。而後，使用功率檢測器對電訊號作降頻轉換。此外，降頻後的訊號可經由光電轉換以產生可適用於無線網路的基頻訊號。本發明提出的多頻帶光載微波通訊系統在下行線路傳輸時不需混頻器以及本地震盪源，以便維持低成本。藉由使用不同波長的電致吸收調變雷射，本發明提出的光載微波通訊系統可操作於多頻帶之中。本發明提出的多頻帶光載微波通訊系統在上行線路傳輸時也可以利用電致吸收調變雷射以使中心站台易於集積化。再者，在上行線路傳輸時還可以利用光循環器以降低傳輸的成本。
圖1是依據本發明的第一實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。通訊系統包括但不限於網路節點、基地台以及使用者設備(user equipment，UE)。網路節點可以是中央平台或中央站台(Centrol Office，CO)301，此網路節點經由例如光纖連結的外部硬體連結耦接至至少一無線電存取點302。此無線電存取點 302可以視為將中央站台301的覆蓋區域延伸至遠處的基地台。無線電存取點302可以透過無線連結或電纜連結的方式與一或多個使用者設備303連接。雖然圖1包括了下行線路，但本領域中具有通常知識者應知光載微波通訊系統包括但不僅限於下行線路。
圖1實施例中的多頻帶光載微波通訊系統的操作原理闡述如下。在下行線路中，具有基頻波形311的基頻訊號可視為由中央站台301所產生的。基頻波形311可根據偏壓電路(如圖1所示的T型偏壓器)被直流電偏壓至適用於電致吸收調變雷射的適當的動態電壓範圍。直流偏壓後的基頻訊號隨後被傳送至電致吸收調變雷射304，電致吸收調變雷射304會將直流偏壓後的基頻訊號轉換為頻率分布於波長λ1附近的雷射光束。電致吸收調變雷射的雷射波束的特性，如波長，實質上會按照直流偏壓後的基頻訊號的振幅的比例而調變。換言之，電致吸收調變雷射304會產生被直流偏壓後的基頻訊號調變的雷射光束。電致吸收調變雷射304產生的雷射光束的光學頻譜可例如是如圖1所示的光學頻譜306。電致吸收調變雷射304產生的雷射光束會被送至第一光耦合器(optical coupler，OC)，此第一光耦合器也接收了來自雷射光源305且具有波長λ的雷射光束，如圖1所示。第一光耦合器可以是光結合器。同樣地，第一光耦合器也可以是包括了光結合器的耦合器。由雷射光源305所產生的具有波長λ的雷射光束可以被設置在中央站台的主電路中，或可以是外接式雷射光源305。如圖1的子圖312所示，光耦合器的輸出雷射光束包含兩波長λ與λ 1，其 波長差為頻率fRF。輸出雷射光束可經由光纖纜線傳輸，並作為輸入光訊號而被無線電存取點302所接收。
由於由電致吸收調變雷射304產生的雷射光束已強度調變，在直流偏壓過的基頻訊號被轉換為具有波長λ1的雷射光束後，所述雷射光束λ1會具有兩段要傳輸至無線點存取點302及使用者設備303的頻帶。其中一段頻帶是透過拍擊(Beating)效應產生的基頻波形(例如：311)，另一段頻帶也是透過拍擊效應產生的射頻(radio frequency，RF)訊號(例如：313)。因此，兩段通帶頻段可被將輸入光訊號分為第一光訊號及第二光訊號的光分歧器307所分開。當中央站台301產生的雷射光束被光分歧器307接收後，基頻波形311便可藉由第一光偵測器308施加的光電轉換以將基頻波形311自第一光訊號中還原。還原後的基頻波形311可接著透過電纜或無線網路(例如：乙太網)傳輸至使用者設備303。同樣地，當中央站台301產生的雷射光束被光分歧器307接收後，射頻訊號313便可藉由第二光偵測器309自第二光訊號還原，並接著透過射頻無線介面(例如：具有天線的無線傳輸器)傳輸至使用者設備303。由於傳輸至使用者設備303的射頻訊號313是強度調變訊號，射頻訊號313可被使用者設備303的功率檢測器310降頻為基頻訊號。基頻訊號可接著被轉換為數位訊號以供處理器讀取。值得注意的是，由於光傳輸時可能流至光學元件內的兩方，流至一方的第一光傳輸可被分為多個光傳輸，而流至另一方的第二及第三光傳輸可透過相同的光學元件被結合， 故光分歧器307也可以是光結合器或光耦合器。
需注意的是，圖1所示的光載微波通訊系統可不需藉由任何的混頻器以及本地震盪源以升頻及降頻。通過這種方式，可以減少設計的複雜度以及整體系統的成本，並更易於集積化。此外，可以將無線電存取點302中的複雜任務移至中央站台301，從而在不犧牲本發明圖1實施例中的光載微波通訊系統的整體覆蓋率的情況下，減少無線電存取點302的成本。
圖2A及2B是依據本發明的第二實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。第二實施例與第一實施例的操作原理相似，但第二實施例使用了多個電致吸收調變雷射以透過多個頻譜在下行線路中傳輸多個基頻訊號。藉由使用電致吸收調變雷射將多個基頻訊號調變為不同的波長，所述多個基頻訊號可以透過由電致吸收調變雷射與雷射光源的波長差所產生的不同的載波頻率來傳輸。
圖2A的實施例可包括但不限於網路節點(例如：中央站台)401、無線電存取點402以及一或多個使用者設備(UE)終端403。網路節點401可包括但不限於第一T型偏壓器411、第一電致吸收調變雷射412、第二T型偏壓器413、第二電致吸收調變雷射414、第一光耦合器415、第二光耦合器416以及雷射光源417。無線電存取點402可包括但不限於第一交錯器418、第二交錯器419、光分歧器420、第一光偵測器(PD1)、第二光偵測器(PD2)、耦接至PD1的第一無線傳輸器(未顯示於圖中)以及耦接至PD2 的第二無線傳輸器(未顯示於圖中)。一或多個使用者設備(UE)終端403可包括但不限於第一無線使用者設備(UE)以及第二無線使用者設備(UE)。第一無線使用者設備(UE)可包括耦接至第一功率檢測器的第一無線接收器(未顯示於圖中)，且第二無線使用者設備(UE)可包括耦接至第二功率檢測器的第二無線接收器(未顯示於圖中)。
在網路節點401中，第一T型偏壓器411接收第一基頻訊號並對第一基頻訊號施加直流偏壓，使第一電致吸收調變雷射具有適當電壓範圍的輸入電壓，令第一電致吸收調變雷射可透過直流偏壓後的第一基頻訊號調變以輸出具有全動態範圍的光訊號。同樣地，第二T型偏壓器413接收第二基頻訊號並對第二基頻訊號施加直流偏壓。圖2B的子圖421的例子繪示偏壓後的第二基頻訊號。第一電致吸收調變雷射412接收由第一基頻訊號經偏壓而成的第一電訊號，並經由第一電訊號調變以輸出具有第二波長λ1的第二雷射光束。第二電致吸收調變雷射414接收由第二基頻訊號經直流偏壓而成的第二電訊號，並經由第二電訊號調變以輸出具有第三波長λ2的第三雷射光束。耦接至第一電致吸收調變雷射412及第二電致吸收調變雷射414的第二光耦合器416會接收第二雷射光束及第三雷射光束並傳輸結合光訊號。耦接至雷射光源417及第二光耦合器的第一光耦合器415會接收結合光訊號及產生自雷射光源417且具有第一波長λ的第一雷射光束，並透過光纖連結傳輸待傳輸的輸出雷射光束至無線電存取點402。如圖2B 的子圖422所示，輸出雷射光束可包括但不限於第一載波頻率fRF1以及第二載波頻率fRF2，所述第一載波頻率fRF1是依據λ與λ1的波長差所決定，而所述第二載波頻率fRF2是依據λ與λ2的波長差所決定。
值得注意的是，第二光耦合器416可以是光結合器。同樣地，第二光耦合器416也可以是包括了光結合器的耦合器。作為圖2A實施例的替代方案，第二光耦合器416並非必要的，也可以單獨使用第一光耦合器415接收第一電致吸收調變雷射412、第二電致吸收調變雷射414以及雷射光源417的輸出雷射光束來產生前述的輸出雷射光束。
至於無線電存取點402，光分歧器420會接收由光纖連結傳來的輸入光訊號並將輸入光訊號分為第一光訊號及第二光訊號。耦接至光分歧器420的第一交錯器(interleaver)418會接收第一光訊號並自第一光訊號將具有第三波長λ2的第二載波頻率消除。第一交錯器418的輸出如圖2B的子圖423所示。同樣地，耦接至光分歧器420的第二交錯器419會接收第二光訊號並自第二光訊號將具有第二波長λ1的第一載波頻率消除。第二交錯器419的輸出如圖2B的子圖424所示。光偵測器1(PD1)將第一交錯器418的光輸出轉換為具有第一載波頻率fRF1的第一射頻訊號，同樣地，光偵測器2(PD2)將第二交錯器419的光輸出轉換為具有第二載波頻率fRF2的第二射頻訊號。子圖425及子圖426的例子分別繪示第一射頻訊號及第二射頻訊號。第一射頻訊號及第二射頻訊號 可藉由相同或相異的無線傳輸器以無線傳輸至UE 403。值得注意的是，第一交錯器418及第二交錯器419也可由其他種類的光學元件(如：光學濾波器)實施，只要所述光學元件可提供選擇性傳輸不同波長的光傳輸功能。
當第一射頻訊號被一或多個使用者設備(UE)終端403中的第一無線UE的第一無線接收器接收後，第一功率檢測器會將第一射頻訊號轉換為第三基頻訊號，如圖2B的子圖427所示。在理想的狀況下，第三基頻訊號會是經第一無線使用者設備(UE)還原後的第一基頻訊號。在本發明中，由於射頻訊號已強度調變，故可將射頻訊號直接降頻為基頻訊號。同樣地，當第二射頻訊號被第二無線UE的第二無線接收器接收後，第二功率檢測器會將第二射頻訊號轉換為第四基頻訊號，在理想的狀況下，第四基頻訊號會是還原後的第二基頻訊號。因此，第二基頻訊號可被第二無線UE所接收。
圖3A及3B是依據本發明的第三實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。第三實施例與圖2A及圖2B相似，但第三實施例揭示第二實施例並不限於兩種操作頻帶，且可以利用多於兩個電致吸收調變雷射以在多個光學頻譜中傳輸訊號。舉例而言，為了操作於多個光學頻譜，各個電致吸收調變雷射，包括但不限於522、523及524，可接收不同直流偏壓的基頻訊號，如圖3B的子圖501所示。第一光耦合器531結合經多個電致吸收調變雷射調變過的多個雷射光束以產生結合光訊號。依據雷射光束533中 的波長λ與結合光訊號的波長差，第二光耦合器532可依據λ與λ1、λ與λ2以及λ與λ3的波長差產生具有多個載波頻率但不限於fRF1、fRF2以及fRF3的輸出光訊號，分別如子圖502所示。輸出光訊號經由光纖纜線傳輸至無線電存取點的光分歧器，光分歧器會將接收到的光訊號分為多個光訊號。各個交錯器將來自其他光學頻譜的多餘的訊號過濾，而後，各個光偵測器將交錯器的光訊號轉換為射頻電訊號。子圖503的例子繪示交錯器的輸出，子圖504的例子繪示光偵測器的輸出。射頻電訊號會接著被傳輸至個別的使用者設備(UE)。各個使用者設備(UE)可透過功率檢測器將射頻訊號降頻為基頻訊號，且不需使用到混頻器及本地震盪源。子圖505的例子繪示還原自功率檢測器的基頻訊號。
圖4A及4B是依據本發明的第四實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。由於網路節點或中央站台的架構與圖2相似，故不多贅述。子圖601的例子繪示其中一個基頻訊號，子圖602繪示中央站台可依據波長λ與λ1、λ與λ2的波長差分別產生多個載波頻率fRF1以及fRF2，子圖603繪示使用第一光分歧器及交錯器611導出載波頻率fRF1的例子，子圖604的例子繪示使用第一光分歧器及另一個交錯器612導出載波頻率fRF2的例子。
圖4A的第四實施例中的其中一個要點為，可利用第二光分歧器614將光訊號自第一交錯器611的輸出中分出。由於第一交錯器611的輸出可能涵蓋了基頻分量與射頻分量，兩個分出的光訊號可被傳送至第一光偵測器(PD1)，第一光偵測器會將第二 光分歧器614的其中一個輸出降頻為基頻訊號，如子圖605所示為例，且第二光偵測器(PD2)會將第二光分歧器614的另外一個輸出降頻為具有載波頻率fRF1的射頻訊號，如子圖606所示為例。基頻訊號而後可透過乙太網路連結傳輸至第一使用者設備(UE)。具有載波頻率fRF1的射頻訊號可被無線傳輸至第二使用者設備(UE)。如圖4A所示，第二使用者設備(UE)(可以是使用V頻帶的UE)可利用功率檢測器將具有載波頻率fRF1的射頻訊號降頻為V頻帶訊號。可利用第三光偵測器(PD3)將第二交錯器612的輸出降頻為具有載波頻率fRF2的射頻訊號，如子圖607所示。具有載波頻率fRF2的射頻訊號可接著被無線傳輸至第三使用者設備(UE)(可以是使用E頻帶的UE)。第三使用者設備(UE)可接著利用功率檢測器將具有載波頻率fRF2的射頻訊號降頻為E頻帶訊號。
圖5是依據本發明的第五實施例繪示光載微波通訊系統的實施例。第五實施例的下行線路的操作原理與前述實施例相似，但第五實施例採用了會共享通訊線路(如：光學、無線、乙太網路)的上行線路以大幅的降低此種光載微波通訊系統架構的硬體成本。在本實施例中，第一使用者設備(UE)733a(可以是乙太網使用者)可透過上行線路傳輸第一電訊號至第一電循環器711，第一電循環器711可提供與下行線路間的隔離。第一電訊號可以是基頻訊號，如子圖701所示為例，並可透過乙太網路連結傳輸至無線電存取點732。第一電訊號可接著透過第三電循環器713被無線電存取點732所接收，其中第三電循環器713提供了與第一光偵測器(PD1) 的輸出之間的隔離。第二使用者設備(UE)733b(可以是無線使用者)可如子圖701所示為例，傳輸基頻訊號至混頻器以進行升頻轉換。升頻轉換過的射頻訊號如子圖702所示為例。升頻轉換過的射頻可接著透過第二電循環器712被傳輸至無線電存取點732。值得注意的是，第一電循環器711、第二電循環器712以及第三電循環器713可由電子元件(如，雙工器(duplexer))實施，只要所述電子元件可提供雙向傳輸的功能。
當射頻訊號被無線電存取點732接收後，射頻訊號會透過第四電循環器714傳輸至功率檢測器741以進行降頻轉換，其中第四電循環器714提供了與第二光偵測器(PD2)之間的隔離。功率檢測器741會產生降頻轉換後的第二電訊號。無線電存取點732可包括開關743，開關743會將第一電訊號或降頻轉換後的第二電訊號連接至T型偏壓器744，T型偏壓器744藉由實施直流偏壓以使第一電訊號或降頻轉換後的第二電訊號具有適當的電壓範圍。T型偏壓器的輸出如子圖703所示為例。電致吸收調變雷射745接收T型偏壓器744的輸出並調變出具有波長λ’的雷射光束。調變後且具有波長λ’的雷射光束的光學頻譜如子圖704所示為例。波長λ’的雷射光束接著透過第一光循環器735傳輸至最終走向中央站台731的光纖連結，其中光循環器735提供了與下行線路之間的隔離。需注意的是，上行線路與下行線路共享同樣的光纖連結因而降低了遠程傳輸的成本。
當中央站台731接收到來自無線電存取點732的光傳輸 時，所接收到的光傳輸是透過第二光循環器736所傳輸，第二光循環器736提供了與下行線路，即光耦合器737的輸出之間的隔離。所接收到的光傳輸接著被轉換為可進一步傳輸至上游的電訊號。
圖6是依據本發明的第六實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。第六實施例提出一種光載微波通訊系統可同時支援在上行線路中使用乙太網路連結的UE及使用無線連結的使用者設備(UE)。第六實施例與圖5的第五實施例相似，除了第六實施例使用了混頻器取代功率檢測器741。如有需要，也可以使用混頻器與本地震盪源來將射頻訊號降頻轉換為較低頻的訊號。子圖801的例子繪示基頻訊號的波形。子圖802的例子繪示使用混頻器升頻後的頻譜。子圖803的例子繪示使用混頻器或功率檢測器降頻並使用T型偏壓器進行直流偏壓後的頻譜。子圖804的例子繪示使用電致吸收調變雷射進行電光轉換後的光學頻譜。
圖7是依據本發明的第七實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。第七實施例提出一種光載微波通訊系統同時支援了至少二個在上行線路中使用無線連結的使用者設備(UE)。第七實施例與前述實施例相似，但由於第一使用者設備(UE)993a使用了無線連結，故可利用混頻器911作降頻轉換，且隨後可使用電循環器914進行隔離。在無線電存取點中，功率檢測器912、913可被用來直接將射頻訊號降頻轉換為基頻訊號藉以被電致吸收調變雷射調變為光訊號來進行上行線路傳輸。子圖901的例子繪示 基頻訊號的頻譜。子圖902的例子繪示使用混頻器升頻轉換後的頻譜。子圖903的例子繪示使用混頻器或功率檢測器降頻並使用T型偏壓器進行直流偏壓後的頻譜。子圖904的例子繪示使用電致吸收調變雷射進行電光轉換後的光學頻譜。
圖8是依據本發明的第八實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。第八實施例與第七實施例相似，除了第八實施例使用了混頻器1011及1012取代功率檢測器912、913。如有需要，也可以使用混頻器1011及1012與本地震盪源來將射頻訊號降頻轉換為基頻訊號。子圖1001的例子繪示基頻訊號的頻譜。子圖1002的例子繪示使用混頻器升頻後的頻譜。子圖1003的例子繪示使用混頻器或功率檢測器降頻並使用T型偏壓器進行直流偏壓後的頻譜。子圖1004的例子繪示使用電致吸收調變雷射進行電光轉換後的光學頻譜。
圖9A及9B是依據本發明的第九實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。第九實施例與圖7的第七實施例相似，但第九實施例的光載微波通訊系統支援超過兩個使用者設備(UE)。舉例而言，光載微波通訊系統不限於假定使用V頻帶的第一使用者設備(UE)1113a、假定使用V頻帶的第二使用者設備(UE)1113b以及假定使用E頻帶的第三使用者設備(UE)1113c。在下行線路中，可由電致吸收調變雷射數量來決定有多少可利用的不同頻譜，且在上行線路中，開關可切換不同的使用者以使所有的使用者可以共享相同的光纖連結。在上行線路中，各個UE 1113a、1113b及 113c可包括用於升頻轉換為射頻訊號的混頻器，接著在接收到射頻訊號時，無線電存取點可利用功率檢測器1111a、1111b及1111c降頻轉換為基頻訊號。開關1112會接著將基頻訊號傳送至電致吸收調變雷射以調變為已調變的雷射光束。子圖1101的例子繪示基頻訊號的波形。子圖1102的例子繪示使用混頻器升頻後的頻譜。子圖1103的例子繪示使用混頻器或功率檢測器降頻並使用T型偏壓器進行直流偏壓後的頻譜。子圖1104的例子繪示使用電致吸收調變雷射進行電光轉換後的光學頻譜。
圖10A及10B是依據本發明的第十實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。第十實施例與第九實施例相似，除了第十實施例使用混頻器1211a、1211b及1211c取代功率檢測器1111a、1111b及1111c。如有需要，也可以使用混頻器1211a、1211b及1211c與本地震盪源來將射頻訊號降頻轉換為基頻訊號。子圖1201的例子繪示基頻訊號的頻譜。子圖1202的例子繪示使用混頻器升頻後的頻譜。子圖1203的例子繪示使用混頻器或功率檢測器降頻並使用T型偏壓器進行直流偏壓後的頻譜。子圖1204的例子繪示使用電致吸收調變雷射進行電光轉換後的光學頻譜。
圖11是依據本發明的第十一實施例繪示光載微波通訊系統的實施例示意圖。第十一實施例與前述實施例相似，但第十一實施例提出的光載微波通訊系統可支援多個使用乙太網通訊及射頻通訊的使用者設備(UE)。如圖11所示，舉例而言，第一使用者設備(UE)1333a可使用乙太網路連結連接至無線電存取點、第二使 用者設備(UE)1333b可使用V頻帶、第三使用者設備(UE)1333c可使用E頻帶。第一使用者設備(UE)1333a的架構可包括乙太網接收器(未顯示於圖中)以及可提供上行線路與下行線路之間的隔離的電循環器。第二使用者設備(UE)1333b可包括用於將基頻訊號升頻轉換為V頻帶頻率的至少一混頻器，且也可包括可提供上行線路與下行線路之間的隔離的電循環器，其中下行線路可利用功率檢測器進行降頻轉換。第三使用者設備(UE)1333c可包括用於將基頻訊號升頻轉換為E頻帶頻率的至少一混頻器，且也可包括可提供上行線路與下行線路之間的隔離的電循環器，其中下行線路可利用功率檢測器進行降頻轉換。
至於無線電存取點，則可利用功率檢測器以將射頻訊號降頻轉換為基頻訊號，且也可使用可提供上行線路與下行線路之間的隔離的電循環器。開關1311可用來切換三個或更多的基頻訊號，所述基頻訊號隨後會被T型偏壓器施加直流偏壓，並接著被送至電致吸收調變雷射以被調變為已調變的雷射光束。照此方式，多個使用者設備(UE)可共享同一組硬體，包括但不限於開關1311、T型偏壓器、電致吸收調變雷射以及同樣的光纖連結等等。子圖1301的例子繪示基頻訊號的頻譜。子圖1302的例子繪示使用混頻器升頻後的頻譜。子圖1303的例子繪示使用混頻器或功率檢測器降頻並使用T型偏壓器進行直流偏壓後的頻譜。子圖1304的例子繪示使用電致吸收調變雷射進行電光轉換後的光學頻譜。
圖12是依據本發明的第十二實施例繪示光載微波通訊系 統的實施例示意圖。第十二實施例與第十一實施例相似，除了第十二實施例使用混頻器1411a及1411b取代功率檢測器。如有需要，也可以使用混頻器1411a及1411b與本地震盪源來將射頻訊號降頻轉換為基頻訊號。子圖1401的例子繪示基頻訊號的頻譜。子圖1402的例子繪示使用混頻器升頻後的頻譜。子圖1403的例子繪示使用混頻器或功率檢測器降頻並使用T型偏壓器進行直流偏壓後的頻譜。子圖1404的例子繪示使用電致吸收調變雷射進行電光轉換後的光學頻譜。
基於前述的實施例，本發明提出一種低成本且易於集積化的光載微波通訊系統。此光載微波通訊系統的目的包括降低為產生毫米波或太赫波高頻訊號及光訊號的成本及複雜度。為了產生高頻訊號，現有的通訊系統通常會使用混頻器將基頻訊號及由本地震盪源產生的高頻訊號混合。然而，此類通訊系統若要以毫米波或太赫波的形式產生上述的高頻訊號，會大幅地提高成本及複雜度。為了降低成本及複雜度並達到易於集積化的目的，本發明於前述的實施例中提出了一種多頻帶光載微波通訊系統。
本發明提出的光載微波網路節點、基地台以及通訊系統囊括了如下所述的各種優點：(1)使用電致吸收調變雷射取代其餘種雷射及光調變器，達到降低成本及易於集積化的效果。(2)在不使用高頻混頻器及本地震盪源的情況下，透過使用雷射光源波長差來產生毫米波或太赫波，降低建立這類系統的成本及設計的複雜度。(3)透過使用不同波長的電致吸收調變雷射，光載微波通訊 系統可被設計以操作於多頻譜之中。(4)透過功率檢測器完成降頻轉換可降低或消除混頻器及本地震盪源的使用，從而降低建立這類系統的成本及設計的複雜度。(5)使用光循環器可以降低雙向傳輸時長程通訊的成本。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
301‧‧‧中央站台
302‧‧‧無線電存取點
303‧‧‧使用者設備(UE)
304‧‧‧電致吸收調變雷射(EML)
305‧‧‧雷射光源
306‧‧‧光學頻譜
307‧‧‧光分歧器(OS)
308、309‧‧‧光偵測器(OC)
310‧‧‧功率檢測器
311‧‧‧基頻波形
312‧‧‧子圖
313‧‧‧射頻訊號

Claims (17)

  1. 一種光載微波網路節點，包括：一雷射光源，傳輸具有一第一波長的一第一雷射光束；一第一電致吸收調變雷射，傳輸具有一第二波長的一第二雷射光束，所述具有該第二波長該第二雷射光束是經由一第一電訊號調變而成；一第二電致吸收調變雷射，傳輸具有一第三波長的一第三雷射光束，所述第三雷射光束是經由一第二電訊號調變而成；一第一光耦合器，耦接至所述雷射光源以及所述第一電致吸收調變雷射，用以直接結合所述第一雷射光束、以及所述第二雷射光束與所述第三雷射光束的一結合光訊號成一輸出雷射光束，並傳輸具有一第一載波頻率、以及一第二載波頻率的所述輸出雷射光束，所述第一載波頻率是依據所述第一波長與所述第二波長的波長差所決定，且所述第二載波頻率是依據所述第一波長與所述第三波長的波長差所決定；以及一第二光耦合器，耦接所述第一電致吸收調變雷射及所述第二電致吸收調變雷射，並藉由直接結合所述第二雷射光束及所述第三雷射光束以輸出所述結合光訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光載微波網路節點，更包括：一第三電致吸收調變雷射，傳輸具有一第四波長的一第四雷射光束；且其中所述第二光耦合器更接收所述第四雷射光束與所 述輸出雷射光束，所述輸出雷射光束更包括依據所述第一波長與所述第四波長的波長差所決定的一第三載波頻率。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光載微波網路節點，更包括：一光循環器，接收一輸入光訊號並提供與來自所述第一光耦合器的所述輸出雷射光束之間的隔離；一第一光偵測器，耦接至所述光循環器並將所述輸入光訊號轉換為一第四電訊號；以及一上行線路傳輸器，傳輸所述第四電訊號於一上行線路之中。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光載微波網路節點，更包括：一T型偏壓器，接收一第一基頻訊號，並對所述第一基頻訊號施加直流偏壓以產生所述第一電訊號，以使所述第一電訊號具有全動態範圍來提供給所述第一電致吸收調變雷射。
  5. 一種無線電存取點，包括：一第一光分歧器，接收一輸入光訊號並將所述輸入光訊號分為一第一光訊號及一第二光訊號；一第一光偵測器，耦接至所述第一光分歧器，所述第一光偵測器接收所述第一光訊號並將所述第一光訊號轉換為一第一電訊號；一第二光偵測器，耦接至所述第一光分歧器，所述第二光偵測器接收所述第二光訊號並將所述第二光訊號轉換為一第二電訊 號，其中所述第一電訊號及所述第二電訊號是衍伸自所述輸入光訊號；一第一電循環器，耦接所述第一光偵測器，並基於所述第一電訊號提供所述第一電訊號與一第一上行訊號間的隔離；一第二電循環器，耦接所述第二光偵測器，並基於所述第二電訊號提供所述第二電訊號與一第二上行訊號間的隔離；一開關，選擇所述第一上行訊號及所述第二上行訊號中的一者；一電致吸收調變雷射，耦接所述開關，依據所述第一電訊號或所述第二電訊號以接收所述第一上行線路訊號及所述第二上行訊號中的一者且調變成一雷射光束；以及一第一光循環器，耦接至所述電致吸收調變雷射及所述第一光分歧器，並提供所述雷射光束與所述輸入光訊號之間的隔離。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的無線電存取點，其中所述第一電訊號是透過有線或電纜網路連結來傳輸的一第一基頻訊號，且所述第二電訊號是透過一天線傳輸的一第一射頻訊號。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的無線電存取點，其中所述輸入光訊號包括一第一載波頻率以及一第二載波頻率，而所述無線電存取點更包括：一第一交錯器，耦接至所述第一光分歧器，所述第一交錯器接收所述第一光訊號並自所述第一光訊號將所述第二載波頻率消除；以及 一第二交錯器，耦接至所述第一光分歧器，所述第二交錯器接收所述第二光訊號並自所述第二光訊號將所述第一載波頻率消除。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的無線電存取點，其中所述輸入光訊號更包括一第三載波頻率，而所述無線電存取點更包括：一第三交錯器，耦接至所述第一光分歧器，所述第三交錯器接收一第三光訊號並自所述第三光訊號將所述第一載波頻率及所述第二載波頻率消除；以及一第三光偵測器，耦接至所述第一光分歧器，所述第三光偵測器接收所述第三光訊號並將所述第三光訊號轉換為一第三電訊號。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的無線電存取點，更包括：一第二光分歧器，耦接至所述第一交錯器並將所述第一光訊號傳輸至所述第一光偵測器、將一第三光訊號傳輸至所述第三光偵測器，其中所述第一光偵測器還原一基頻訊號且所述第三光偵測器還原一射頻訊號。
  10. 如申請專利範圍第5項所述的無線電存取點，更包括：一第四功率檢測器，將所述第二電訊號降頻以產生一降頻第二電訊號，其中所述第一上行訊號是由所述第一功率檢測器所提供，且所述第二上行訊號是由所述第二功率檢測器所提供，該開關並將所述第一電訊號或所述降頻第二電訊號耦接至一T型偏壓器。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的無線電存取點，其中所述T型偏壓器對所述第一電訊號或所述第二電訊號施加直流偏壓以依據所述第一電訊號或所述第二電訊號來產生一上行線路訊號，以使所述上行線路訊號具有全動態範圍來提供給所述電致吸收調變雷射。
  12. 如申請專利範圍第5項所述的無線電存取點，更包括：一第五功率檢測器，將所述第一電訊號降頻以產生一降頻第一電訊號；以及一第四功率檢測器，將所述第二電訊號降頻以產生一降頻第二電訊號，其中所述第一上行訊號是由所述第一功率檢測器所提供，且所述第二上行訊號是由所述第二功率檢測器所提供，該開關並將所述降頻第一電訊號或所述降頻第二電訊號耦接至一T型偏壓器。
  13. 一種光載微波通訊系統，包括：一網路節點，包括：一雷射光源，傳輸具有一第一波長的一第一雷射光束；一第一電致吸收調變雷射，傳輸具有一第二波長的一第二雷射光束，所述第二雷射光束是經由一第一電訊號調變而成；一第二電致吸收調變雷射，傳輸具有一第三波長的一第三雷射光束，所述第三雷射光束是經由一第二電訊號調變而成；一第一光耦合器，耦接至所述雷射光源以及所述第一電致吸收調變雷射，直接結合所述第一雷射光束、以及所述第二雷 射光束與所述第三雷射光束的一結合光訊號成一輸出雷射光束，並且傳輸具有一第一載波頻率、以及一第二載波頻率的所述輸出雷射光束，所述第一載波頻率是依據所述第一波長與所述第二波長的波長差所決定，且所述第二載波頻率是依據所述第一波長與所述第三波長的波長差所決定；以及一第二光耦合器，耦接所述第一電致吸收調變雷射及所述第二電致吸收調變雷射，並藉由直接結合所述第二雷射光束及所述第三雷射光束以輸出所述結合光訊號。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的光載微波通訊系統，更包括：一光循環器，接收一輸入光訊號並提供所述輸出雷射光束與所述第一光耦合器之間的隔離；一第一功率檢測器，耦接至所述光循環器，並將所述輸入光訊號降頻為一第三電訊號；以及一上行線路傳輸器，傳輸所述第三電訊號於一上行線路之中。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的光載微波通訊系統，更包括：一第一光分歧器，接收一輸入光訊號並將所述輸入光訊號分為一第一光訊號及一第二光訊號；一第一光偵測器，耦接至所述第一光分歧器，所述第一光偵測器接收所述第一光訊號並將所述第一光訊號轉換為所述第一電訊號；以及 一第二光偵測器，耦接至所述第一光分歧器，所述第二光偵測器接收所述第二光訊號並將所述第二光訊號轉換為所述第二電訊號，其中所述第一電訊號及所述第二電訊號是衍伸自所述輸入光訊號。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的光載微波通訊系統，其中所述輸入光訊號包括所述第一載波頻率以及所述第二載波頻率，而所述光載微波通訊系統更包括：一第一交錯器，耦接至所述第一光分歧器，所述第一交錯器接收所述第一光訊號並自所述第一光訊號將所述第二載波頻率消除；以及一第二交錯器，耦接至所述第一光分歧器，所述第二交錯器接收所述第二光訊號並自所述第二光訊號將所述第一載波頻率消除。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的光載微波通訊系統，其中所述光載微波更包括：一電致吸收調變雷射，依據所述第一電訊號或所述第二電訊號接收以接收一上行線路訊號，且所述電致吸收調變雷射調變一雷射光束；以及一第一光循環器，耦接至所述電致吸收調變雷射與所述第一光分歧器，並提供所述雷射光束與所述輸入光訊號之間的隔離。
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