專利名稱：基于毫米波發(fā)生器實(shí)現(xiàn)光纖無(wú)線系統(tǒng)上下行鏈路波長(zhǎng)再用的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖無(wú)線通信和微波光子技術(shù)，適用于光纖-無(wú)線通信系統(tǒng)、微 波光子、光纖傳感、光纖通信、移動(dòng)蜂窩通信以及雷達(dá)等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前移動(dòng)通信的發(fā)展極為迅猛，隨著國(guó)際上3G移動(dòng)通信技術(shù)的實(shí)用化，移 動(dòng)無(wú)線接入正向著寬帶寬、高速接入的方向發(fā)展。然而，隨著移動(dòng)通信的迅猛 發(fā)展，無(wú)線頻譜資源缺乏的局限也越來(lái)越突出。但是集中了大多數(shù)業(yè)務(wù)的3GHz 以下頻段早已擁擠不堪，低頻段資源幾乎已經(jīng)用盡。為了提高無(wú)線通信系統(tǒng)的 容量和接入速率，就必然要求提高其工作頻率。但是大氣環(huán)境對(duì)無(wú)線信號(hào)由于 吸收和反射所引起的損耗也會(huì)隨著信號(hào)頻率的增加而增加。
為了解決以上頻率資源匱乏等問(wèn)題，提出了光纖無(wú)線通信(ROF: Radio Over Fiber)技術(shù)。在光纖無(wú)線通信系統(tǒng)中，用光纖通信代替?zhèn)鹘y(tǒng)無(wú)線通信中從中心 站(CS， Central Station )到基站(BS， Base Station )的一段微波傳輸，中心站通過(guò) 光纖與多個(gè)功能簡(jiǎn)單的基站相連。所有的處理功能，包括調(diào)制解調(diào)、編解碼、
路由等在中心站完成，基站的主要功能是實(shí)現(xiàn)光信號(hào)和微波信號(hào)的轉(zhuǎn)換。在中 心站，基帶電信號(hào)經(jīng)過(guò)電調(diào)制器調(diào)制到毫米波發(fā)生器產(chǎn)生的毫米波上，再送入 光調(diào)制器，將該復(fù)合電信號(hào)調(diào)制到從毫米波發(fā)生器處得到的可再用光載波上， 以適用于光纖信道傳輸。以上這些都在中心站完成。由于上行鏈路中接收到的 信號(hào)需要在基站調(diào)制，需要一個(gè)激光光源，這就必然要增加系統(tǒng)的成本。由A. Kaszubowska， L. P. Barry, " Remote Downconversion with wavelength reuse for the radio/fiber uplink connection " IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 18，No. 4， 2006， Page(s): 562-564所公開(kāi)的技術(shù)方案采用的雙邊帶調(diào)制，沒(méi)有 解決傳輸過(guò)程中的色散所致衰減問(wèn)題，致使傳輸距離很短，信號(hào)速率很低。由全雙工通信Radio-Over-Fiber中光毫米波產(chǎn)生和波長(zhǎng)重用方法和系統(tǒng)。公開(kāi)號(hào) CN 101001126A，申請(qǐng)?zhí)?00610032045.2所公開(kāi)的技術(shù)方案采用的中心站結(jié) 構(gòu)中使用了光載波抑制(OCS)技術(shù)，再使用交叉復(fù)用器分離邊帶邊模的方法 獲得上下行鏈路的再用波長(zhǎng)，這樣就增加了中心站的光調(diào)制器數(shù)量，使得系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而光調(diào)制器是非常昂貴的，這種方案也就增加了系統(tǒng)造價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，波長(zhǎng)再用技術(shù)中存在的系統(tǒng)成本高、色散 所致衰減、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案
基于毫米波發(fā)生器實(shí)現(xiàn)光纖無(wú)線系統(tǒng)上下行鏈路波長(zhǎng)再用的系統(tǒng)，該系統(tǒng) 包括中心站、基站、下行鏈路傳輸光纖、上行鏈路再用波長(zhǎng)傳輸光纖、上行鏈 路傳輸光纖，其連接
毫米波發(fā)生器的第三光環(huán)型器的第三端口通過(guò)上行鏈路再用波長(zhǎng)傳輸光纖 與基站外調(diào)制器相連；
毫米波發(fā)生器的第四光環(huán)形器的第三端口與中心站外調(diào)制器相連；
中心站外調(diào)制器的輸出端與第五光纖光柵輸入端相連，第五光纖光柵輸出
端與下行鏈路傳輸光纖相連；
基站外調(diào)制器的輸出端與第六光纖光柵輸入端相連，第六光纖光柵輸出端 與上行鏈路傳輸光纖相連；
毫米波發(fā)生器的第三光環(huán)形器的第一端口與第一光纖光柵的輸出端相連； 毫米波發(fā)生器的第三光環(huán)形器的第二端口與第三光纖光柵的輸入端相連；毫米波發(fā)生器的第四光環(huán)形器的第二端口與第四光纖光柵的輸入端相連； 毫米波發(fā)生器的第四光環(huán)形器的第一端口與第二光纖光柵的輸出端相連。 所述的毫米波發(fā)生器中第一光纖光柵和第二光纖光柵的反射帶寬之和小于 連續(xù)波激光器輸出帶寬，第一光纖光柵和第二光纖光柵的中心波長(zhǎng)頻率之差等 于產(chǎn)生的微波、毫米波頻率；第三光纖光柵和第四光纖光柵的反射帶寬之和小 于連續(xù)波激光器輸出帶寬,第三光纖光柵和第四光纖光柵的中心波長(zhǎng)頻率之差等 于產(chǎn)生的微波、毫米波頻率。
所述的第一光纖光柵和第二光纖光柵的為均勻光纖光柵、啁啾光纖光柵、 高斯切趾光纖光柵或升余弦切趾光纖光柵；第三光纖光柵、第四光纖光柵、第 五光纖光柵、第六光纖光柵為高斯切趾均勻光纖光柵或升余弦切趾均勻光纖光
毫米波發(fā)生器產(chǎn)生的的微波、毫米波信號(hào)的頻率為10 G//z~1000 G他。 第五光纖光柵的中心波長(zhǎng)等于第四光纖光柵的中心波長(zhǎng)加/減產(chǎn)生的微波、 毫米波頻率，反射帶寬等于產(chǎn)生的微波、毫米波頻率。第六光纖光柵中心波長(zhǎng) 等于第三光纖光柵的中心波長(zhǎng)加/減產(chǎn)生的微波、毫米波頻率，反射帶寬等于產(chǎn) 生的微波、毫米波頻率。
本發(fā)明的有益效果具體如下
本發(fā)明所述的一種基于毫米波發(fā)生器實(shí)現(xiàn)光纖無(wú)線系統(tǒng)上下行鏈路波長(zhǎng)再 用的系統(tǒng)，充分利用光纖光柵的波長(zhǎng)選擇特性，在毫米波發(fā)生器中，第一光纖 光柵通過(guò)第三光環(huán)形器接第三光纖光柵，第二光纖光柵通過(guò)第四光環(huán)形器接第 四光纖光柵，取得上下行鏈路所用的光載波，實(shí)現(xiàn)了光載波的再利用；節(jié)省了 基站的激光器，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，節(jié)省成本；同時(shí)利用第五光纖光柵、第六光纖 光柵濾除了中心站、基站處調(diào)制信號(hào)的一個(gè)邊帶，實(shí)現(xiàn)了調(diào)制信號(hào)的單邊帶傳輸，解決了雙邊帶信號(hào)在光纖中傳輸所存在的色散所致衰減問(wèn)題，大大增加了 傳輸距離。同時(shí)節(jié)省了中心站所需的光調(diào)制器的數(shù)目，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低 了系統(tǒng)造價(jià)。


圖1為一種基于雙光纖光柵結(jié)構(gòu)的微波、毫米波發(fā)生裝置。
圖2為基于毫米波發(fā)生器實(shí)現(xiàn)光纖無(wú)線系統(tǒng)上下行鏈路波長(zhǎng)再用的系統(tǒng)原 理圖。
圖中連續(xù)波激光器IO、光隔離器20、 Y分器30、第一光環(huán)形器40、第 二光環(huán)形器41、第一光纖光柵50、第二光纖光柵51、光耦合器31、高速光電 探測(cè)器60、高頻帶通濾波器70、第三光環(huán)形器42、第四光環(huán)形器43、第三光 纖光柵52、第四光纖光柵53、基帶信號(hào)l、電調(diào)制器2、上行鏈路光接收機(jī)3、 中心站外調(diào)制器80、下行鏈路傳輸光纖4、上行鏈路再用波長(zhǎng)傳輸光纖5、下行 鏈路光電接收機(jī)6、全雙工天線接收發(fā)射開(kāi)關(guān)7、全雙工接收、發(fā)射天線8、上 行鏈路傳輸光纖9、第六光纖光柵55、功率放大器77、基站外調(diào)制器8K毫米 波發(fā)生器90、基站9K中心站92。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
如圖2，所述的基于毫米波發(fā)生器實(shí)現(xiàn)光纖無(wú)線系統(tǒng)上下行鏈路波長(zhǎng)再用的 系統(tǒng)，該系統(tǒng)由中心站92、基站91、傳輸光纖連接成。
本發(fā)明采用的毫米波發(fā)生器90是在2008年10月31日申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)枮?200810025447.3的，名稱為"一種基于雙光纖光柵結(jié)構(gòu)的微波、毫米波發(fā)生裝 置"的第一光纖光柵50輸出端連接第三光環(huán)形器42的第一端口 421，第三光環(huán) 形器42的第二端口 422與第三光纖光柵52的輸入端連接；第二光纖光柵51輸出端連接第四光環(huán)形器43的第一端口 431，第四光環(huán)形器43的第二端口 432與 第四光纖光柵53的輸入端連接。
申請(qǐng)?zhí)枮?00810025447.3的，名稱為"一種基于雙光纖光柵結(jié)構(gòu)的微波、 毫米波發(fā)生裝置"的器件間的連接
連續(xù)波激光器10依次連接光隔離器20、 Y分器30的一字端、Y分器30的 一個(gè)分叉端連接第一光環(huán)形器40的第一端口 401、另一個(gè)分叉端連接第二光環(huán) 形器41的第一端口 411，第一光環(huán)形器40的第二端口 402接第一光纖光柵50; 第二光環(huán)形器41的第二端口412接第二光纖光柵51;
第一光環(huán)形器40的第三端口 403和第二光環(huán)形器41的第三端口 413直接 接光耦合器31的兩個(gè)分叉端、光耦合器31的一字端經(jīng)高速光電探測(cè)器60接高 頻帶通濾波器70的輸入端。
中心站92:
本發(fā)明采用的中心站92包括毫米波發(fā)生器90、基帶信號(hào)發(fā)生器l、電調(diào)制 器2、中心站外調(diào)制器80、上行鏈路光接收機(jī)3構(gòu)成的基礎(chǔ)上，高頻帶通濾波 器70的輸出端連接電調(diào)制器2;基帶信號(hào)發(fā)生器1連接電調(diào)制器2;第四光環(huán) 形器43的第三端口 433連接中心站外調(diào)制器80;電調(diào)制器2連接中心站外調(diào)制 器80;在中心站外調(diào)制器80的輸出端連接第五光纖光柵54，組成了本發(fā)明的 中心站。
基站91:
本發(fā)明采用基站91是由下行鏈路光電接收機(jī)6、全雙工天線接收發(fā)射開(kāi)關(guān) 7、發(fā)射天線8、功率放大器77、基站外調(diào)制器81連接成的現(xiàn)有方案基礎(chǔ)上， 在基站外調(diào)制器81的輸出端連接第六光纖光柵55輸入端，構(gòu)成本發(fā)明的基站。
本發(fā)明的基站和中心站間的連接第五光纖光柵54輸出端通過(guò)下行鏈路傳輸光纖4與基站91的下行鏈路光 電接收機(jī)6連接；第三光環(huán)型器42的第三端口 423通過(guò)上行鏈路再用波長(zhǎng)傳輸 光纖5與基站外調(diào)制器81連接。第六光纖光柵55輸出端通過(guò)上行鏈路傳輸光 纖9與上行鏈路光接收機(jī)3連接。
光纖光柵50 55采用均勻光纖光柵。
連續(xù)波激光器10的輸出帶寬大于30 G他。
第一光纖光柵50中心波長(zhǎng)& =1553.007^，反射帶寬5, =15G/fe。 第二光纖光柵51中心波長(zhǎng)^=1552.524,，反射帶寬52 = 15G/fe 。 第三光纖光柵52中心波長(zhǎng)&=1552.524鵬，反射帶寬53 = 1G搶。 第四光纖光柵53中心波長(zhǎng)A4 =1553.007 m，反射帶寬S,1G歷。 第五光纖光柵54中心波長(zhǎng)A5 =(1553.007±0.48),，反射帶寬萬(wàn)5 =60G/fe 。 第六光纖光柵55中心波長(zhǎng)A6=(l552.524i0.48)wn，反射帶寬56 = 60G故。 經(jīng)過(guò)濾波器后產(chǎn)生的微波、毫米波頻率y^"(1/4-1/A^60G論。 毫米波發(fā)生器90產(chǎn)生的的微波、毫米波信號(hào)的頻率大小范圍為IOG他到 IOOOG他。
基于毫米波發(fā)生器實(shí)現(xiàn)光纖無(wú)線系統(tǒng)上下行鏈路波長(zhǎng)再用的系統(tǒng)的工作原
理
連續(xù)波激光器10產(chǎn)生的光載波信號(hào)經(jīng)過(guò)光隔離器20進(jìn)入Y分器30的一字 端，在Y分器30的分叉端分為兩束輸出。 一束光載波經(jīng)過(guò)第一光環(huán)形器的401 端口輸入第一光纖光柵50，另一束光載波經(jīng)過(guò)第二光環(huán)形器41的411端口輸入 第二光纖光柵51，第一光纖光柵50的反射波經(jīng)過(guò)第一光環(huán)形器40的402端口 返回第一光環(huán)形器41，經(jīng)過(guò)第一光環(huán)形器40的403端口輸出到光耦合器31， 與經(jīng)過(guò)第二光環(huán)形器41的413端口返回的第二光纖光柵51的反射波耦合后輸入到高速光電探測(cè)器60中進(jìn)行差頻，第一和第二光纖光柵的中心波長(zhǎng)頻率之差
等于微波、毫米波頻率，差頻后產(chǎn)生包含y^的微波、毫米波波段。差頻產(chǎn)生的
微波、毫米波輸入到高頻帶通濾波器70濾除不需要的頻率分量，從而得到下行
鏈路所需的微波、毫米波。
第一光纖光柵50的透射譜經(jīng)第三光環(huán)型器42的第一端口 421輸入，由第 三光環(huán)型器42的第二端口 422輸入第三光纖光柵52，得到的反射譜由第三光環(huán) 型器42的第三端口 423輸入到上行鏈路再用波長(zhǎng)傳輸光纖5，作為基站外調(diào)制 器81的光載波，實(shí)現(xiàn)上行鏈路的波長(zhǎng)再用；
第二光纖光柵51的透射譜經(jīng)第四光環(huán)型器43的第一端口 431輸入，由第 四光環(huán)型器43的第二端口 432輸入第四光纖光柵53，得到的反射譜由第四光環(huán) 型器43的第三端口 433輸入到中心站外調(diào)制器80，實(shí)現(xiàn)下行鏈路的波長(zhǎng)再用；
基帶信號(hào)發(fā)生器1經(jīng)過(guò)電調(diào)制器2被調(diào)制到高頻帶通濾波器70輸出的微波、 毫米波上，得到的調(diào)制有基帶信號(hào)的微波、毫米波信號(hào)經(jīng)過(guò)中心站外調(diào)制器80 被調(diào)制到第四光環(huán)型器43的第三端口 433輸出的再用光波上；得到的調(diào)制信號(hào) 輸入第五光纖光柵54輸入端，濾除一個(gè)邊帶得到單邊帶信號(hào)，經(jīng)下行鏈路傳輸 光纖4傳輸?shù)交?1的下行鏈路光電接收機(jī)6經(jīng)光電轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，功率放大 器77放大后經(jīng)全雙工接收、發(fā)射天線8發(fā)射出去；
由全雙工接收、發(fā)射天線8接收到的信號(hào)經(jīng)功率放大器77放大后輸入基站 外調(diào)制器81，由基站外調(diào)制器81調(diào)制到上行鏈路再用波長(zhǎng)傳輸光纖5輸出的上 行鏈路再用光波上，經(jīng)上行鏈路傳輸光纖9傳輸?shù)街行恼?2的上行鏈路光接收 機(jī)3。
權(quán)利要求
1. 基于毫米波發(fā)生器實(shí)現(xiàn)光纖無(wú)線系統(tǒng)上下行鏈路波長(zhǎng)再用的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括由中心站(92)、基站(91)、下行鏈路傳輸光纖(4)、上行鏈路再用波長(zhǎng)傳輸光纖(5)、上行鏈路傳輸光纖(9)連接成；其特征在于毫米波發(fā)生器(90)的第三光環(huán)型器(42)的第三端423通過(guò)上行鏈路再用波長(zhǎng)傳輸光纖(5)與基站外調(diào)制器(81)相連；毫米波發(fā)生器(90)的第四光環(huán)形器(43)的第三端口433與中心站外調(diào)制器(80)相連；中心站外調(diào)制器(80)的輸出端與第五光纖光柵(54)輸入端相連，第五光纖光柵(54)輸出端與下行鏈路傳輸光纖(4)相連；基站外調(diào)制器(81)的輸出端與第六光纖光柵(55)輸入端相連，第六光纖光柵(55)輸出端與上行鏈路傳輸光纖(9)相連；毫米波發(fā)生器(90)的第三光環(huán)形器(42)的第一端口(421)與第一光纖光柵(50)的輸出端相連；毫米波發(fā)生器(90)的第三光環(huán)形器(42)的第二端口(422)與第三光纖光柵(52)的輸入端相連；毫米波發(fā)生器(90)的第四光環(huán)形器(43)的第二端口(432)與第四光纖光柵(53)的輸入端相連；毫米波發(fā)生器(90)的第四光環(huán)形器(43)的第一端口(431)與第二光纖光柵(51)的輸出端相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于毫米波發(fā)生器實(shí)現(xiàn)光纖無(wú)線系統(tǒng)上下行鏈路 波長(zhǎng)再用的系統(tǒng)，其特征在于，所述的毫米波發(fā)生器(90)中第一光纖光柵(50) 和第二光纖光柵(51)的反射帶寬之和小于連續(xù)波激光器(10)輸出帶寬，第一光纖光柵(50)和第二光纖光柵(51)的中心波長(zhǎng)頻率之差等于產(chǎn)生的微波、 毫米波頻率；第三光纖光柵(52)和第四光纖光柵(53)的反射帶寬之和小于 連續(xù)波激光器(10)輸出帶寬，第三光纖光柵(52)和第四光纖光柵(53)的中 心波長(zhǎng)頻率之差等于產(chǎn)生的微波、毫米波頻率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于毫米波發(fā)生器實(shí)現(xiàn)光纖無(wú)線系統(tǒng)上下行鏈路 波長(zhǎng)再用的系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一光纖光柵(50)和第二光纖光柵(51) 的為均勻光纖光柵、啁啾光纖光柵、高斯切趾光纖光柵或升余弦切趾光纖光柵； 第三光纖光柵(52)、第四光纖光柵(53)、第五光纖光柵(54)、第六光纖 光柵(55)為高斯切趾均勻光纖光柵或升余弦切趾均勻光纖光柵。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于毫米波發(fā)生器實(shí)現(xiàn)光纖無(wú)線系統(tǒng)上下行鏈路 波長(zhǎng)再用的系統(tǒng)，其特征在于，毫米波發(fā)生器(90)產(chǎn)生的的微波、毫米波信 號(hào)的頻率為10 G//z~1000 G他。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于毫米波發(fā)生器實(shí)現(xiàn)光纖無(wú)線系統(tǒng)上下行鏈路 波長(zhǎng)再用的系統(tǒng)，其特征在于，第五光纖光柵(54)的中心波長(zhǎng)等于第四光纖 光柵(53)的中心波長(zhǎng)加/減產(chǎn)生的微波、毫米波頻率，反射帶寬等于產(chǎn)生的微 波、毫米波頻率；第六光纖光柵(55)中心波長(zhǎng)等于第三光纖光柵(52)的中 心波長(zhǎng)加/減產(chǎn)生的微波、毫米波頻率，反射帶寬等于產(chǎn)生的微波、毫米波頻率。
全文摘要
本發(fā)明涉及微波光子和光纖無(wú)線通信等領(lǐng)域，公開(kāi)了一種基于毫米波發(fā)生器實(shí)現(xiàn)光纖無(wú)線系統(tǒng)上下行鏈路波長(zhǎng)再用的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括中心站(92)、基站(91)及傳輸光纖。解決了波長(zhǎng)再用中存在的系統(tǒng)成本高、色散所致衰減、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜問(wèn)題。利用第三光纖光柵(52)取得上行鏈路再用光載波，利用第四光纖光柵(53)取得下行鏈路再用光載波，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的波長(zhǎng)再用。在基站外調(diào)制器(81)輸出端通過(guò)第六光纖光柵(55)、上行鏈路傳輸光纖(9)與中心站(92)相連；中心站(92)外調(diào)制器(80)輸出端通過(guò)第五光纖光柵(54)、下行鏈路傳輸光纖(4)與基站(91)相連，濾除調(diào)制信號(hào)的一個(gè)邊帶，解決了傳輸中的色散所致衰減問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04B10/12GK101420270SQ20081022679
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者吳樹(shù)強(qiáng), 寧提綱, 祁春慧, 麗 裴, 蘭 郭 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)