專利名稱：用單臂m－z調(diào)制器產(chǎn)生基帶信號(hào)和無線信號(hào)的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖-無線(Radio-over-Fiber，縮寫為ROF)通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。同時(shí)提供有線服務(wù)和無線服務(wù)業(yè)務(wù)。
背景技術(shù)：
目前無線電頻譜資源非常緊張，適合無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的頻率其實(shí)已分割完畢，進(jìn)一步發(fā)展其他無線新技術(shù)，增強(qiáng)現(xiàn)有技術(shù)的頻譜越來越困難，而我們對(duì)信息的需求在不斷加強(qiáng)，現(xiàn)存的無線技術(shù)難以滿足人們對(duì)帶寬的要求。第四代無線接入系統(tǒng)將會(huì)延伸到毫米波段。光纖-無線系統(tǒng)(Radio-Over-Fiber，簡稱為ROF)將會(huì)成為解決寬帶無線接入最有前景的技術(shù)。ROF系統(tǒng)充分利用光纖的巨大帶寬以降低成本并結(jié)合無線通信技術(shù)的靈活性，將無線和光網(wǎng)絡(luò)的融合成為一種既能增加接入網(wǎng)容量和移動(dòng)性，又能降低運(yùn)營成本的新型的接入網(wǎng)絡(luò)。ROF系統(tǒng)中的中心站的信號(hào)經(jīng)由基站傳送至用戶終端稱為下行鏈路，無線移動(dòng)終端的射頻信號(hào)經(jīng)由基站傳送至中心站稱為上行鏈路。在下行鏈路，來自中心站骨干網(wǎng)的信號(hào)加載到光纖上，并下行傳送至基站，檢波后至無線移動(dòng)終端；在上行鏈路，無線射頻(Radio-frequency，RF)攜帶著來自于終端(End station縮簡為ES)的數(shù)據(jù)在基站中進(jìn)行編碼后上行加載到光纖上，并傳送至中心站，檢波至骨干網(wǎng)。
目前所研究的ROF系統(tǒng)大多數(shù)只研究了如何傳輸無線信號(hào)，而為了實(shí)現(xiàn)光纖和無線技術(shù)的有機(jī)融合，必須同時(shí)傳輸無線信號(hào)和有線信號(hào)。目前現(xiàn)有的發(fā)表的文章表明，利用外調(diào)制器產(chǎn)生光載毫米波信號(hào)是最簡單最實(shí)用的方法，光載毫米波是指將無線用戶的數(shù)據(jù)信號(hào)與射頻載波信號(hào)一起加載到光載波上。已提出三種不同的直接調(diào)制方案來產(chǎn)生光載毫米波，如雙邊帶調(diào)制(Double side-band，縮寫為DSB)，單邊帶(Single side band，縮寫為SSB)，及光載波抑制(Optical carrier suppression，縮寫為OCS)技術(shù)。其中基于光OCS調(diào)制產(chǎn)生光載毫米波的技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)約電子器件和光器件的帶寬。
以上所述的光毫米波的產(chǎn)生，只是產(chǎn)生了無線信號(hào)的光載毫米波，而并沒有產(chǎn)生有線的基帶信號(hào)。要同時(shí)產(chǎn)生有線的基帶信號(hào)和無線的光載毫米波信號(hào)，現(xiàn)有的方案中，必須采用二個(gè)調(diào)制器，采用二種波長的光源，這樣既增加了系統(tǒng)的造價(jià)，同時(shí)頻譜效率也低。
為了解決上述問題，我們的方案只采用一個(gè)單臂邁赫-曽德耳(M-Z)調(diào)制器和一個(gè)波長的光源，同時(shí)產(chǎn)生有線服務(wù)的基帶信號(hào)和無線服務(wù)的光載毫米波信號(hào)。這樣中心站無需多個(gè)寬帶電光調(diào)制器；本發(fā)明還提供了一種光纖無線通信系統(tǒng)，利用以上方法產(chǎn)生無線的光載毫米波信號(hào)和有線的基帶信號(hào)同時(shí)傳送至基站，在基站中分別處理無線信號(hào)和有線信號(hào)。本發(fā)明提出了簡單的無線信號(hào)和有線信號(hào)的檢測方法。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)上述問題，提出了在中心站采用一個(gè)單臂調(diào)制器同時(shí)產(chǎn)生基帶數(shù)據(jù)信號(hào)與無線信號(hào)，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，降低系統(tǒng)的造價(jià)，同時(shí)還提出了一種簡單的基站同時(shí)接收有線信號(hào)和無線信號(hào)。本發(fā)明的目的是為了減少產(chǎn)生有線信號(hào)和無線信號(hào)所需要的調(diào)制器的數(shù)量和光源的數(shù)量。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的具體方案如下在中心站，采用DSB調(diào)制技術(shù)同時(shí)產(chǎn)生下行鏈路的無線服務(wù)的光載毫米波信號(hào)和有線服務(wù)的基帶信號(hào)；在基站中分別對(duì)這兩種信號(hào)進(jìn)行檢測接收。
所述的中心站包括一個(gè)連續(xù)波激光器，用于產(chǎn)生光載波；一個(gè)單電極調(diào)制器，用于產(chǎn)生雙邊帶調(diào)制信號(hào)；一個(gè)混頻器，用于無線數(shù)據(jù)信號(hào)與射頻信號(hào)的混頻產(chǎn)生射頻無線信號(hào)；一個(gè)加法器，用于混和有線服務(wù)的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)與射頻無線信號(hào)。
所述的無線和有線信號(hào)的產(chǎn)生方案，其特征在于包括以下步驟無線數(shù)據(jù)信號(hào)與射頻載波信號(hào)進(jìn)行混頻；混頻后的信號(hào)與基帶信號(hào)一起作為單臂M-Z調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)電流；使用連續(xù)波激光器產(chǎn)生光載波；光載波信號(hào)進(jìn)入單電極強(qiáng)度調(diào)制器并由RF信號(hào)與基帶數(shù)據(jù)信號(hào)同時(shí)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生雙邊帶調(diào)制信號(hào)，雙邊帶信號(hào)中的一階邊帶信號(hào)攜帶無線信號(hào)。而中心載波攜帶有線服務(wù)的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)。
所述的中心站其特征在于包括以下工作過程無線數(shù)據(jù)信號(hào)與射頻載波信號(hào)進(jìn)行混頻；混頻后的信號(hào)與基帶信號(hào)相加一起作為單臂M-Z調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)電流，對(duì)激光器產(chǎn)生的連續(xù)波光載波進(jìn)行雙邊帶調(diào)制，調(diào)制產(chǎn)生的雙邊帶信號(hào)的一階邊帶包含無線數(shù)據(jù)信號(hào)，而中心載波攜帶有線服務(wù)的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)。
為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了與所述的中心站相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)簡單的基站。
所述的基站包括光濾波器，用于將接收到的下行鏈路的無線和有線信號(hào)進(jìn)行分離；二個(gè)下行鏈路的光接收機(jī)，主要完成將光信號(hào)變成電信號(hào)，其中一個(gè)高速的光接收機(jī)，將一階邊帶信號(hào)變成毫米波電信號(hào)，一個(gè)低速的光接收機(jī)，主要完成將基帶信號(hào)變成電信號(hào)；一個(gè)天線，其作用是將下行鏈路的信號(hào)發(fā)射至空氣中。
本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)簡單的基站，其工作過程如下
將中心站產(chǎn)生的雙邊帶信號(hào)分開成二路，一路是一階邊帶信號(hào)，形成光載毫米波信號(hào)；另一路是中心載波，其攜帶有線服務(wù)的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)入低速光接收機(jī)進(jìn)行包絡(luò)檢測，恢復(fù)有線數(shù)據(jù)信號(hào)。一階邊帶信號(hào)進(jìn)入光電檢測器，產(chǎn)生電毫米波，電毫米波經(jīng)過高頻電放大器進(jìn)行放大后，通過天線發(fā)射出去，變成無線電信號(hào)。
本發(fā)明利用單臂M-Z調(diào)制器進(jìn)行雙邊帶調(diào)制，節(jié)約光子器件，降低了系統(tǒng)的代價(jià)。


圖1為本發(fā)明的中心站的示意圖。
圖2為本發(fā)明基站實(shí)現(xiàn)示意圖；圖3為本發(fā)明傳輸系統(tǒng)示意圖；圖4為本發(fā)明用戶移動(dòng)終端接收機(jī)示意中1-連續(xù)波光源2-單臂M-Z調(diào)制器3-加法器4-有線基帶數(shù)據(jù)信號(hào)5-混頻器55-混頻器6-無線信號(hào)7-射頻信號(hào)源8-傳輸光纖9-濾波器10-高速光接收機(jī)O/E(光電轉(zhuǎn)換)11-低速光接收機(jī)O/E(光電轉(zhuǎn)換)12-窄帶放大器13-光載毫米波與基帶信號(hào)產(chǎn)生模塊14-毫米波發(fā)射天線144-毫米波接收天線15-基站具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)例子和附圖，對(duì)本發(fā)明作具體說明。
由圖1所示，光載毫米波與基帶信號(hào)產(chǎn)生模塊13的各部件分別說明如下
激光器1，用于產(chǎn)生指定波長的單縱模光信號(hào)；單電極調(diào)制器2，用于產(chǎn)生雙邊帶調(diào)制信號(hào)；加法器3，用于混和無線信號(hào)與射頻信號(hào)，使他們一起作為MZ-MOD的驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)MZ-MOD；混頻器5，用于射頻信號(hào)與無線信號(hào)的混頻。
所述的光載毫米波與基帶信號(hào)產(chǎn)生模塊其特征在于包括以下工作過程由連續(xù)波激光器1產(chǎn)生的單縱模光載波信號(hào)，進(jìn)入單電極M-Z調(diào)制器2，單電極M-Z調(diào)制器2受無線信號(hào)與基帶信號(hào)的同時(shí)調(diào)制，無線信號(hào)先與射頻信號(hào)混頻，混頻后的信號(hào)再通過一個(gè)加法器與基帶數(shù)據(jù)信號(hào)混和，使單電極調(diào)制器受到基帶數(shù)據(jù)信號(hào)與無線信號(hào)的共同調(diào)制，并且這兩種信號(hào)間是相互獨(dú)立的，因?yàn)樗麄儊碜圆煌男盘?hào)源。調(diào)制后輸出的光信號(hào)為雙邊帶光信號(hào)，包括中心光載波和二個(gè)光一階邊帶縱模成分，其中光載波主要攜帶的是基帶數(shù)據(jù)信號(hào)，二個(gè)一階邊帶縱模主要攜帶無線信號(hào)，形成光載毫米波信號(hào)。因此由光載毫米波與基帶信號(hào)產(chǎn)生模塊13產(chǎn)生的雙邊帶信號(hào)同時(shí)攜帶基帶數(shù)據(jù)信號(hào)和無線信號(hào)。
圖2為本發(fā)明所述的基站示意圖，所述的基站，包括濾波器9，高速光電檢測器10，低速光電檢測器11，窄帶放大器12，天線14；基站的功能之一是將光載毫米波信號(hào)變成電毫米波信號(hào)通過天線發(fā)送出去，提供無線接入服務(wù)，基站的另一功能是檢測出基帶信號(hào)，提供有線接入服務(wù)。
所述的基站的工作過程如下濾波器9將光載毫米波與基帶信號(hào)產(chǎn)生模塊13產(chǎn)生的雙邊帶信號(hào)中的中心載波與光載毫米波信號(hào)分離出來.在這可以用一個(gè)FBG或一個(gè)交叉復(fù)用器或一個(gè)光濾波器實(shí)現(xiàn)濾波功能，如果我們用一個(gè)FBG的話，有線接入服務(wù)端就可以用一個(gè)低速的光電檢測器11，檢測出從FBG反射出的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)，無線接入服務(wù)端可以用一個(gè)高速的光電檢測器10，使得光載波毫米波信號(hào)的二個(gè)邊帶產(chǎn)生差拍，將光載毫米波信號(hào)變成電毫米波，所產(chǎn)生的電毫米波信號(hào)，其載波頻率為射頻信號(hào)源7所產(chǎn)生的射頻信號(hào)頻率的二倍。電毫米波信號(hào)經(jīng)過窄帶放大器12前置放大，再通過天線14發(fā)送出去，供無線接入用戶使用。而從低速的光電檢測器11檢測出來的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)可直接供有線接入用戶使用。
圖3為本發(fā)明傳輸系統(tǒng)示意圖，由光載毫米波與基帶信號(hào)產(chǎn)生模塊13產(chǎn)生的雙邊帶信號(hào)通過傳輸光纖8發(fā)送至基站15，在基站中將無線信號(hào)和有線信號(hào)分別進(jìn)行處理。無線信號(hào)通過毫米波天線發(fā)送，而有線信號(hào)通過低速的光電檢測器11轉(zhuǎn)變成電信號(hào)提供有線接入服務(wù)。
圖4為本發(fā)明的用戶移動(dòng)終端接收機(jī)示意圖，移動(dòng)用戶通過其接收天線144接收由發(fā)送天線14發(fā)送的無線信號(hào)，并通過混頻器55進(jìn)行自混頻后將無線數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。
本發(fā)明中的所述的方法及裝置適合于頻率為1～40GHZ以及其它頻率的WDM光纖傳輸無線信號(hào)系統(tǒng)。
本發(fā)明利用雙邊帶調(diào)制原理和光濾波器原理，利用了單電極MZ-MOD調(diào)制器產(chǎn)生雙邊帶信號(hào)所具有的較高可靠性和廉價(jià)特性，結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明采用光濾波原理，從下行鏈路中濾出ROF毫米波與基帶數(shù)據(jù)信號(hào)，供不同的用戶使用。這樣我們中心站的配置也很簡單，僅用一個(gè)單臂調(diào)制器，就實(shí)現(xiàn)了基帶信號(hào)與無線信號(hào)的同時(shí)產(chǎn)生與傳輸，在下行光纖傳輸鏈路中，可以僅用一個(gè)波長的光波，同時(shí)傳輸兩路信號(hào)，這樣占用的頻譜帶寬窄，但傳輸?shù)臄?shù)據(jù)卻是同等情況下的兩倍，可以在一定程度上解決頻譜資源緊張問題.用這種方法，在基站中也不需要很復(fù)雜的配置，使基站變得簡單，也降低了成本。本發(fā)明可以采用光交叉復(fù)用器作為光濾波器，由于光交叉復(fù)用器具有周期性的特性，如果是波分復(fù)用系統(tǒng)，多個(gè)波長可以共享一個(gè)交叉復(fù)用器，因此本發(fā)明所述的光毫米波與基帶數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)產(chǎn)生和傳輸系統(tǒng)不但能用于單信道ROF系統(tǒng)，同樣適用于波分復(fù)用ROF系統(tǒng)。
總之，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能用較低的成本產(chǎn)生無線和有線信號(hào)，只使用一個(gè)調(diào)制器和單個(gè)波長的光源，簡化了中心站的結(jié)構(gòu)，提高了頻譜利用率，性能穩(wěn)定，容易實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種利用單波長光載波上同時(shí)產(chǎn)生無線信號(hào)和有線基帶信號(hào)方法，用于為ROF系統(tǒng)的下行鏈路產(chǎn)生可以攜帶無線數(shù)據(jù)信號(hào)的光載毫米波，同時(shí)攜帶有線的基帶信號(hào)，其特征在于所述的方法包括以下步驟使用一個(gè)單波長激光器；將無線數(shù)據(jù)信號(hào)和射頻正弦波信號(hào)混頻后再與有線基帶信號(hào)進(jìn)行混合；無線信號(hào)和有線信號(hào)的混合信號(hào)驅(qū)動(dòng)單臂M-Z調(diào)制器，并將無線信號(hào)和有線信號(hào)同時(shí)加載到光載波上進(jìn)行雙邊帶調(diào)制。調(diào)制器輸出雙邊帶調(diào)制信號(hào)；雙邊帶信號(hào)的頻譜包括中心載波和一階邊帶；其中一階邊帶信號(hào)攜帶無線數(shù)據(jù)信號(hào)，而中心載波攜帶有線基帶數(shù)據(jù)信號(hào)。雙邊帶調(diào)制信號(hào)發(fā)送至光纖鏈路并傳送至基站；在基站中采用濾波的方法將一階邊帶和中心載波分開，其中一階邊帶形成光載毫米波，并通過高速光電檢測器變成攜帶無線數(shù)據(jù)的電毫米波信號(hào)，并通過毫米波天線發(fā)送出去，提供無線服務(wù)。而中心載波通過檢波后直接得到電基帶信號(hào)提供有線服務(wù)。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的濾波方法，可以采用光可調(diào)諧濾波器、光交錯(cuò)復(fù)用器以及光纖光柵等器件來實(shí)現(xiàn)。
3.一種無線和有線信號(hào)的傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括中心站，包括一個(gè)射頻正弦波信號(hào)源，一個(gè)電混頻器，一個(gè)單縱模激光器，一個(gè)無線數(shù)據(jù)信號(hào)源，一個(gè)有線基帶數(shù)據(jù)信號(hào)源，其工作過程如下電混頻器將射頻正弦波信號(hào)與無線數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行混頻后再通過加法器與有線基帶數(shù)據(jù)信號(hào)混合，驅(qū)動(dòng)單臂M-Z調(diào)制器輸出雙邊帶信號(hào)?；?，其主要作用是將中心站產(chǎn)生的雙邊帶信號(hào)中的一階邊帶信號(hào)和光中心載波進(jìn)行有效的分離，分離得到的一階邊帶信號(hào)進(jìn)入高速光電檢測器轉(zhuǎn)換成電毫米波信號(hào)，并通過天線發(fā)射至大氣中；分離得到的中心載波直接進(jìn)入低速光電檢測器變成電基帶信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種屬于光纖無線(Radio－on－Fiber，縮寫為ROF)通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域中的采用單臂M－Z調(diào)制器和單波長光源同時(shí)產(chǎn)生無線信號(hào)和有線基帶信號(hào)的方法，以及同時(shí)在同一波長上通過光纖同時(shí)傳送二種信號(hào)的系統(tǒng)。本發(fā)明利用雙邊帶調(diào)制原理和光濾波器原理，利用了單臂M－Z調(diào)制器產(chǎn)生雙邊帶信號(hào)所具有的較高可靠性和廉價(jià)特性，結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明采用光濾波原理，從下行鏈路中濾出ROF毫米波與基帶數(shù)據(jù)信號(hào)，供不同的用戶使用。本發(fā)明所述的光毫米波與基帶數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)產(chǎn)生和傳輸系統(tǒng)不但能用于單信道ROF系統(tǒng)，同樣適用于波分復(fù)用ROF系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04B10/155GK101056147SQ200710034959
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2007年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月21日
發(fā)明者余建軍, 陳林 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)