專利名稱：一種基于ofdm-rof的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種基于OFDM-ROF的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)的思想在20世紀(jì)的六七十年代就已有學(xué)者提出來，其基本思想是將高速輸入的串行比特流進(jìn)行串/并變換，轉(zhuǎn)換成若干并行的低速數(shù)據(jù)流，映射到OFDM符號的不同正交子載波上進(jìn)行傳輸，具有頻帶利用率高等特點(diǎn)。自從1966年高錕博士提出光纖可以作為光波系統(tǒng)的最佳傳輸介質(zhì)開始，光纖通信便開始飛速發(fā)展。OFDM系統(tǒng)是基于無線傳輸方式的，如果將信道換成光纖，那么就形成了光正交頻分復(fù)用(Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing，00FDM) 。(Passive Optical Network, PON)是一種應(yīng)用于接入網(wǎng)、局端設(shè)備與多個用戶端之間通過無源的光纜、光分/ 合路器等組成的光分配網(wǎng)。PON技術(shù)的概念從20世紀(jì)90年代中期出現(xiàn)至今已10多年了。 PON應(yīng)用于寬帶接入的獨(dú)特優(yōu)勢越來越得到廣泛的共識。PON的點(diǎn)對多點(diǎn)拓?fù)渑c接入網(wǎng)業(yè)務(wù)特征匹配，PON的無源特性使之便于運(yùn)行、維護(hù)和管理并且成本低廉，PON不僅容量大而且其動態(tài)帶寬分配特性帶來了承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高效率。因此，結(jié)合OFDM和PON的寬帶接入技術(shù)目前備受國際廣泛的關(guān)注。近年來，無線通信快速發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大幅度增加，使得寬帶無線信號及其載波向更高頻率擴(kuò)展。但受電子器件頻率瓶頸的限制，無法滿足高速大容量寬帶無線通信需求，實(shí)現(xiàn)寬帶無線信號載波的遠(yuǎn)距離傳輸，于是光載無線通信(Radio Over Fiber，簡稱R0F)技術(shù)便孕育而生。光載無線通信技術(shù)是一種將光纖通信和無線通信結(jié)合起來的無線接入技術(shù)， ROF系統(tǒng)中運(yùn)用光纖作為基站(BS)與中心站(CS)之間的傳輸鏈路，直接利用光載波來傳輸射頻信號(毫米波)。光纖僅起到傳輸?shù)淖饔茫粨Q、控制和信號的再生都集中在中心站，基站僅實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，這樣，可以把復(fù)雜昂貴的設(shè)備集中到中心站點(diǎn)，讓多個遠(yuǎn)端基站共享這些設(shè)備，減少基站的功耗和成本。另外，利用光纖作為傳輸鏈路，具有低損耗、高帶寬和防止電磁干擾的特點(diǎn)。正是這些優(yōu)點(diǎn)，使得ROF技術(shù)在未來無線寬帶通信、衛(wèi)星通信以及智能交通系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。在2008年09月03日公布，公開號為CN101257352A，名稱為“一種波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)的ROF基站上行鏈路及其系統(tǒng)”中，公布了一種基于ROF的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 其上行鏈路中包括一個光耦合器，用于將下行鏈路中的信號耦合出一小部分輸入多模激光器，一注入鎖模多模激光器，用于產(chǎn)生模間距為毫米波頻率的雙模鎖模光信號，上行信號通過對多模激光器進(jìn)行調(diào)制直接加載到雙模鎖模光信號上進(jìn)行傳輸，該發(fā)明的方案減少了波長占用率，同時降低了設(shè)備成本。但是，在該基于ROF的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，在基站端， 產(chǎn)生的毫米波(射頻信號)頻率只有一個，不能根據(jù)實(shí)際需要，對毫米波(射頻)信號的頻率進(jìn)行選擇。此外，在基站端，需要一個多模激光器，并且需要調(diào)整注入光偏振態(tài)和FP激光器的本振偏振方向相同，調(diào)整地電流或(和)溫度使得注入光雙縱模與FP本振的雙縱模波長一致實(shí)現(xiàn)注入雙模鎖模，獲得可上行傳輸?shù)逆i定光載波，基站天線接收下來的無線終端的上行射頻信號通過對FP激光器進(jìn)行直接地電流調(diào)制實(shí)現(xiàn)射頻信號的直接加載，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本相對較高，且該方案沒有結(jié)合光OFDM的技術(shù)優(yōu)勢。在2011年03月02日公布的、公布號為CN101982983A、名稱為“采用半導(dǎo)體光放 大器產(chǎn)生毫米波及其在光載微波通信系統(tǒng)中的應(yīng)用方法與裝置”的基于ROF的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)中，在中心站，由一馬赫-增德爾調(diào)制器產(chǎn)生兩路具有一定頻率間距的光載波，通過一馬赫_增德爾調(diào)制器MZM將下行無線數(shù)據(jù)調(diào)制到一路光載波上，另一路直接通過光纖發(fā)送到基站，作為上行無線數(shù)據(jù)的光載波；在基站端，將調(diào)制有下行無線數(shù)據(jù)的光信號和另一路沒有進(jìn)行調(diào)制的光載波送入SOA進(jìn)行四波混頻，產(chǎn)生四個光信號和光載波，然后選擇兩個送送入光探測器，進(jìn)行拍頻產(chǎn)生毫米波信號，然后通過天線放送出去；天線接收到的毫米波對另一路沒有進(jìn)行調(diào)制的光載波進(jìn)行調(diào)制，并發(fā)送到中心站，實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的雙向傳輸。但該方案需要在每個基站設(shè)置一個半導(dǎo)體光放大器(SOA)，這樣基站成本較高，另外，該方案只能實(shí)現(xiàn)無線毫米波的雙向傳輸，而對于有線OFDM信號則無法實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于OFDM-ROF的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，既能實(shí)現(xiàn)多頻毫米波無線OFDM信號的雙向傳輸又能傳輸有線OFDM信號，且結(jié)構(gòu)簡單、成本低。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明基于OFDM-ROF的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括光線路終端(Optical Line Terminal，簡稱OLT)、下行傳輸鏈路、光網(wǎng)絡(luò)單元(Optical Network Unit，簡稱0NU)以及上行傳輸鏈路，其特征在于，0FDM-R0F中心站作為光線路終端的組成部分，0FDM-R0F基站作為光網(wǎng)絡(luò)單元的組成部分；0FDM-R0F中心站包括一個激光器，用于產(chǎn)生頻率為&的光載波；兩個頻率分別為fsl、fs2的射頻激勵源、兩個級聯(lián)的馬赫-曾德爾調(diào)制器 (Mach-Zehnder Modulator)以及兩個陣列波導(dǎo)光柵，激光器產(chǎn)生的頻率為&的光載波通過第一級馬赫_曾德爾調(diào)制器，在頻率為fsl的射頻激勵源輸出信號的激勵下進(jìn)行雙邊帶調(diào)制，得到頻率為&、f。_fsl、fo+fsi的混合光載波，然后通過一個陣列波導(dǎo)光柵將頻率為&的光載波分離出來；剩下頻率為fcTfsl、fc)+fsl的混合光載波通過第二級馬赫-曾德爾調(diào)制器， 在頻率為fs2的射頻激勵源輸出信號的激勵下進(jìn)行抑制雙邊帶調(diào)制，得到頻率為fcrfsl_fs2、 f0"fsl> f0+fsi> f0+fsi+fs2的混合光載波，然后通過另一個陣列波導(dǎo)光柵將fQ-fsl_fs2、f0"fsi> f0+fsl、f0+fsl+fs2的光載波分離出來；兩個強(qiáng)度調(diào)制器，一個用于將光網(wǎng)絡(luò)單元0FDM-R0F基站用戶所需要的下行無線 OFDM信號調(diào)制到頻率為的光載波上，得到下行無線OFDM光信號；另一個用于將下行有線OFDM信號調(diào)制到頻率為&的光載波上，得到下行有線OFDM光信號；一半導(dǎo)體光放大器，用于將頻率為L+f^+f^的下行無線OFDM光信號與fcrb的光載波送入半導(dǎo)體光放大器進(jìn)行四波混頻，產(chǎn)生頻率為&-4-242、&+34+242的兩個新的 OFDM光信號；一光合束器，將半導(dǎo)體光放大器輸出的頻率為fQ+fsl+fs2、fQ-fsl-2fs2、f0+3fsl+2fs2的下行無線OFDM光信號和頻率為fff^的光載波、強(qiáng)度調(diào)制器輸出的頻率為&的下行有線 OFDM光信、陣列波導(dǎo)光柵輸出的頻率為f^-f^-f&f^+f^的光載波合為一束并送入下行傳輸鏈路的光纖中傳輸?shù)絆FDM-ROF基站； 下行傳輸鏈路包括光纖、摻鉺光纖放大器以及光分束器；將光纖接收到OFDM光信號和光載波在摻鉺光纖放大器進(jìn)行放大，然后在光分束器中分配到各個光網(wǎng)絡(luò)單元的 OFDM-ROF基站中；OFDM-ROF 基站包括一摻鉺光纖放大器，用于從下行傳輸鏈路上接收來自O(shè)FDM-ROF中心站的OFDM光信號和光載波，并進(jìn)行放大；一陣列波導(dǎo)光柵，用于將摻鉺光纖放大器放大后的OFDM光信號和光載波構(gòu)成的混合光波進(jìn)行分離，得到頻率為fQ+fsl+fs2、fQ-fsl-2fs2、fQ+3fsl+2fs2的下行無線OFDM光信號和頻率為的光載波、頻率為&的下行有線OFDM光信號、頻率為fcrf^-fmf^+f^的光載波；一探測器，在頻率為fa+f^+fufcrf^jfffa+Sf^+Zf^的下行無線OFDM光信號和頻率為fcTfsl的光載波中，根據(jù)需要的毫米波射頻信號的頻率，選取兩個送入探測器中進(jìn)行拍頻，產(chǎn)生所需頻率的下行毫米波射頻信號；電放大器、環(huán)形器以及天線，探測器產(chǎn)生的下行毫米波OFDM射頻信號在電放大器放大，經(jīng)過環(huán)形器后由天線發(fā)射出去，用戶就可以接收到所需頻率的毫米波OFDM射頻信號了 ；天線同時接收用戶發(fā)送來的上行毫米波OFDM射頻信號，通過環(huán)形器發(fā)送到強(qiáng)度調(diào)制器；一強(qiáng)度調(diào)制器，將天線接收到的上行毫米波OFDM射頻信號對頻率為fcrf^-f^的光載波進(jìn)行調(diào)制，輸出頻率為fcrfsl_fs2的上行無線OFDM光信號；光網(wǎng)絡(luò)單元還包括一探測器、強(qiáng)度調(diào)制器和光合束器，探測器對頻率為&的下行有線OFDM光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，獲得下行有線OFDM信號；來自用戶的上行有線OFDM信號在強(qiáng)度調(diào)制器中對頻率為fo+fsl的光載波進(jìn)行調(diào)制，輸出頻率為fo+fsl的上行有線OFDM光信號；光合束器將頻率為fcrfsl_fs2、f。+fsl的OFDM光信號合為一束，送入上行傳輸鏈路的光纖中傳輸?shù)絆FDM-ROF中心站；光線路終端還包括一陣列波導(dǎo)光柵和探測器，陣列波導(dǎo)光柵對從上行傳輸鏈路上接收來自O(shè)FDM-ROF基站的頻率為f。-fsl_fs2、f。+fsl的OFDM光信號進(jìn)行分離，將頻率為fff^ 的上行有線OFDM光信號送入光探測器中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到上行有線OFDM信號；OFDM-ROF中心站還包括一探測器、混頻器和毫米波射頻信號源，探測器對光線路終端中陣列波導(dǎo)光柵分離出來的頻率為fcrfsl_fs2的上行無線OFDM光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換， 產(chǎn)生上行毫米波OFDM射頻信號，然后送入混頻器中與毫米波射頻信號源產(chǎn)生的射頻信號進(jìn)行混頻，恢復(fù)出上行OFDM信號。本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明基于OFDM-ROF的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在光線路終端的OFDM-ROF中心站中，通過級聯(lián)的馬赫_曾德爾調(diào)制器、強(qiáng)度調(diào)制器以及半導(dǎo)體光放大器，用全光學(xué)的方法產(chǎn)生多個包括下行無線OFDM信號的光載波，然后通過下行傳輸鏈路傳送到光網(wǎng)絡(luò)單元的 OFDM-ROF基站，在光網(wǎng)絡(luò)單元的OFDM-ROF基站，選取兩個下行無線OFDM信號的光載波送入探測器中進(jìn)行拍頻，產(chǎn)生所需頻率的下行毫米波射頻信號。這樣在基站端不需要半導(dǎo)體光放大器，使得基站成本降低。在本發(fā)明中，光網(wǎng)絡(luò)單元中，上行毫米波OFDM射頻信號和有線OFDM信號調(diào)制所需的光載波由OFDM-ROF中心站調(diào)制產(chǎn)生，且通過兩級級聯(lián)的馬赫-曾德爾調(diào)制器使上行下行毫米波OFDM射頻信號和有線OFDM信號調(diào)制需要的載 波頻率間隔增力口，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了毫米波OFDM射頻信號和有線OFDM信號的雙向傳輸，而且減小了相互之間的干擾。此外，本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低的特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明基于OFDM-ROF的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一具體實(shí)施方式
原理框圖；圖2是圖1所示第一級調(diào)制器輸出的雙邊帶調(diào)制后的光載波波形圖；圖3是圖1所示第二級調(diào)制器輸入光載波的波形圖；圖4是圖1所示第二級調(diào)制器輸出的抑制雙邊帶調(diào)制后的光信號波形圖；圖5是圖1所示調(diào)制有下行有線OFDM信號的光信號波形圖；圖6是圖1所示半導(dǎo)體光纖放大器前進(jìn)行混頻的光信號、光載波波形圖；圖7是圖1所示半導(dǎo)體光纖放大器混頻后的四個光信號、光載波波形圖。圖8是本發(fā)明基于OFDM-ROF的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)另一具體實(shí)施方式
原理框圖；圖9是圖8所示中心站中光合束器輸出光信號、光載波波形圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。實(shí)施例圖1是本發(fā)明基于OFDM-ROF的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一具體實(shí)施方式
原理框圖。在本實(shí)施例中，如圖1所示，本發(fā)明基于OFDM-ROF的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括 光線路終端1、下行傳輸鏈路2、光網(wǎng)絡(luò)單元3以及上行傳輸鏈路4，OFDM-ROF中心站101光線路終端1的組成部分，OFDM-ROF基站301作為光網(wǎng)絡(luò)單元3的組成部分。OFDM-ROF中心站101包括激光器CW、射頻激勵源S1A2、兩級馬赫-曾德爾調(diào)制器 Mp M2、兩個陣列波導(dǎo)光柵AGWp AGW2、兩個強(qiáng)度調(diào)制器IM1、IM2、半導(dǎo)體光放大器S0A、光合束器OC115激光器CW產(chǎn)生頻率為& = 193. ITHz的光波Ftl，光波Ftl經(jīng)過偏置控制后，通過第一級馬赫_曾德爾調(diào)制器M1，在頻率為fsl = 5GHz的射頻激勵源S1輸出信號的激勵下進(jìn)行雙邊帶調(diào)制，得到頻率為fQ、fQ-fsl、fQ+fsl，即fQ、f0"5GHz, f0+5GHz光載波F。、F1, F2構(gòu)成的混合光波，其光載波波形圖如圖2所示，然后通過陣列波導(dǎo)光柵AGW1將頻率為&的光載波Ftl 分離出來；剩下頻率為fQ-fsl、fQ+fsl，即fQ-5GHZ、f0+5GHz光載波F^ F2構(gòu)成的混合光波，其光載波波形圖如圖3所示，通過第二級馬赫-曾德爾調(diào)制器M2，在頻率為fs2 = IOGHz的射頻激勵源S2輸出信號的激勵下進(jìn)行抑制雙邊帶調(diào)制，得到頻率為fcrfsl-fs2、f0"fsl> f0+fsl> f。+fsl+fs2，即 &-156泡、&-56泡、&+56泡、&+156泡光載波 F' ^F1,F2,F' 2 構(gòu)成的混合光波，然后通過陣列波導(dǎo)光柵AGW2將光波F/ ,F1, F2, F2'分離出來，第二級調(diào)制器輸出的抑制雙邊帶調(diào)制后的光載波波形如圖4所示。 強(qiáng)度調(diào)制器IM1將光網(wǎng)絡(luò)單元OFDM-ROF基站用戶所需要的、來自核心網(wǎng)絡(luò)的下行無線OFDM信號調(diào)制到頻率為fjf^+f^，即f0+15GHz的光載波F2'上，得到光信號F2'；強(qiáng)度調(diào)制器IM2將來自核心網(wǎng)絡(luò)的下行有線OFDM信號調(diào)制到頻率為&的光載波Ftl上，得到光信號Ftl，調(diào)制有下行有線OFDM信號的光信號如圖5所示。半導(dǎo)體光放大器SOA將頻率為f。+fsl+fs2即f。+15GHz的光信號F2 ‘與f。_fsl、即 f0"5GHz的光載波F1進(jìn)行四波混頻，半導(dǎo)體光纖放大器前進(jìn)行混頻的光信號、光載波波形如圖 6 所示，產(chǎn)生頻率為 fQ-fsl-2fs2、fQ+3fsl+2fs2，即 fQ-25GHZ、fQ+35GHZ 的光載波 F3、F4，輸出光信號、光載波Fp F2'、F3, F4,半導(dǎo)體光纖放大器混頻后的四個光信號、光載波波形如圖7 所示。光合束器OC1將半導(dǎo)體光放大器SOA輸出的頻率為L+f^+f^、f0-fsl-2fs2> f0+3fsl+2fs2,即 f。+l5GHz、f。-25GHz、f。+35GHz 光信號 F2'、F3、F4 和頻率為 f。-fsl 即 f。_5GHz 光載波F1，強(qiáng)度調(diào)制器IM2輸出的頻率為&的光信號Ftl、陣列波導(dǎo)光柵AGW2輸出的頻率為 f0-fsl-fs2> fo+fsi'即fQ-15GHz、f0+5GHz光載波F/、F2合為一束并送入下行傳輸鏈路2的光纖中傳輸?shù)絆FDM-ROF基站301。下行傳輸鏈路2包括光纖L、摻鉺光纖放大器EDFA1以及光分束器OD ；將光纖L接收到光信號和光載波F3A1 ‘ ,F1,F0^F2,F2'、F4在摻鉺光纖放大器EDFA1進(jìn)行放大，然后進(jìn)行偏振控制，并在光分束器OD中分配到各個光網(wǎng)絡(luò)單元3的OFDM-ROF基站301中。OFDM-ROF基站301包括摻鉺光纖放大器EDFA2、陣列波導(dǎo)光柵AGW3、探測器PD1,電放大器EA1、環(huán)形器LB以及天線ANT，強(qiáng)度調(diào)制器IM3。摻鉺光纖放大器EDFA1從下行傳輸鏈路2上接收來自O(shè)FDM-ROF中心站101的光信號和光載波F3、F/ ,F1, F0, F2, F2'、F4構(gòu)成的混合光波并進(jìn)行放大。陣列波導(dǎo)光柵AGW3 將摻鉺光纖放大器EDFA1放大后的光信號和光載波F3、F/ ,F^Fo.F^F^、F4進(jìn)行分離，得到頻率為 fQ+fsl+fs2、fQ-fsl-2fs2、fQ+3fsl+2fs2 的光信號 F2'、F3、F4 和頻率為 fQ-fsl 的光載波 F1、頻率為f0的光信號Ftl、頻率為f0-fsl-fs2> fo+fsi的光載波F1'、F2。在頻率為fo+fsl+fs2、f0-fsl-2fs2> f0+3fsl+2fs2,即 fQ+15GHz、f0-25GHz, f0+35GHz 的光信號F2'、F3、F4和頻率為即L-5GHZ的光載波F1中，根據(jù)需要的毫米波射頻信號的頻率，選取兩個送入探測器PD1中進(jìn)行拍頻，產(chǎn)生所需頻率的下行毫米波射頻信號。如選擇 F4-F2 ‘ = 20GHz、F2 ‘ -F3 = 40GHz 或者 F4-F3 = 60GHz。探測器PD1產(chǎn)生的下行毫米波OFDM射頻信號在電放大器EA1放大，經(jīng)過環(huán)形器LB 后由天線ANT發(fā)射出去，用戶就可以接收到所需頻率的毫米波OFDM射頻信號了。天線ANT 同時接收用戶發(fā)送來的上行毫米波OFDM射頻信號，通過環(huán)形器LB發(fā)送到強(qiáng)度調(diào)制器IM3。強(qiáng)度調(diào)制器IM3將天線ANT接收到的上行毫米波OFDM射頻信號對頻率為f^fsl_fs2 的光載波F/進(jìn)行調(diào)制，輸出頻率為fcrf^-f^m光信號F1'。光網(wǎng)絡(luò)單元還包括一探測器PD2、強(qiáng)度調(diào)制器IM3和光合束器OC2,探測器PD2對頻率為fo的光信號Ftl進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，獲得下行有線OFDM信號。來自用戶的上行有線OFDM信號在強(qiáng)度調(diào)制器IM3中對頻率為fff^的光載波F2進(jìn)行調(diào)制，輸出頻率為fff^的光信號 F2。光合束器OC2將頻率Sf^f^-f&f^+f^m光信號F1'、F2合為一束，送入上行傳輸鏈路 4的光纖L中傳輸?shù)絆FDM-ROF中心站101。傳輸鏈路4中的摻鉺光纖放大器EDFA1用于上行光載波F/、F2進(jìn)行放大。光線路終端1還包括一陣列波導(dǎo)光柵AGW4和探測器PD3,陣列波導(dǎo)光柵AGW4對從上行傳輸鏈路上接收來自O(shè)FDM-ROF基站的頻率為fcrfsl-fs2、f0+fsl的光信號F/、F2進(jìn)行分離，將頻率為fo+fsl的光信號F2送入光探測器PD3中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到上行有線OFDM 信號，給核心網(wǎng)用戶。

OFDM-ROF中心站101還包括一探測器PD4、混頻器MIX和毫米波射頻信號源S3,探測器PD4對光線路終端1中陣列波導(dǎo)光柵AGW4分離出來的頻率為fcrf^-f^的光信號F/ 進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生上行毫米波OFDM射頻信號，然后送入混頻器MIX中與毫米波射頻信號源S3產(chǎn)生的射頻信號進(jìn)行混頻，恢復(fù)出上行OFDM信號。圖2是本發(fā)明基于OFDM-ROF的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)另一具體實(shí)施方式
原理框圖。在本實(shí)施例中，如圖2所示，與圖1所示的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不同，將位于 OFDM-ROF中心站101的半導(dǎo)體光放大器SOA放到光分配網(wǎng)絡(luò)5 (Optical Distribution Network,簡稱0DN)中。光分配網(wǎng)絡(luò)5包括陣列波導(dǎo)光柵AGW5、半導(dǎo)體光放大器SOA以及光合束器OC3、光分束器0D。在中心站，頻率為fQ+fsl+fs2即fQ+15GHz的光信號F2'與fQ-fsl、 即fQ-5GHZ的光載波F1直接送入光合束器OC1，這樣與圖1的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相比，送入下行傳輸鏈路2的光纖中的少了 fQ-25GHZ、f0+35GHz光信號F3、F4。在光分配網(wǎng)絡(luò)中，陣列波導(dǎo)光柵AGW5將頻率為fQ+fsl+fs2即fQ+15GHz的光信號F2'與fQ-fsl、即fQ-5GHZ的光載波F1分離出來送入半導(dǎo)體光放大器SOA進(jìn)行四波混頻產(chǎn)生頻率為fQ-fsl-2fs2、fQ+3fsl+2fs2， 即&-25GHZ、f0+35GHz的光信號F3、F4，然后與其他五個光信號和光載波送入光合束器OC3, 然后通過光分束器OD分配到各個光網(wǎng)絡(luò)單元。中心站中光合束器輸出光信號、光載波波形如圖9所示。這樣，OLT端只產(chǎn)生5個不同頻率分量的信號，另外兩個不同頻率分量的信號由 ODN端的半導(dǎo)體光放大器通過四波混頻獲得，本實(shí)施例的雖然增加了 ODN的復(fù)雜度，沒有實(shí)現(xiàn)不同頻率分量的信號的集中產(chǎn)生，但是只有5個不同頻率分量的信號在光纖中傳送，相對于圖1所示的實(shí)施實(shí)例可以在一定程度上減小不同頻率分量的信號之間的串?dāng)_。盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式
的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
權(quán)利要求
1. 一種基于OFDM-ROF的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括光線路終端、下行傳輸鏈路、光網(wǎng)絡(luò)單元以及上行傳輸鏈路，其特征在于，OFDM-ROF中心站作為光線路終端的組成部分， OFDM-ROF基站作為光網(wǎng)絡(luò)單元的組成部分； OFDM-ROF中心站包括 一個激光器，用于產(chǎn)生頻率為fo的光載波；兩個頻率分別為fsl、fs2的射頻激勵源、兩個級聯(lián)的馬赫-曾德爾調(diào)制器(Mach-Zehnder Modulator)以及兩個陣列波導(dǎo)光柵，激光器產(chǎn)生的頻率為&的光載波通過第一級馬赫_曾德爾調(diào)制器，在頻率為fsl的射頻激勵源輸出信號的激勵下進(jìn)行雙邊帶調(diào)制，得到頻率為 f。、f。_fsl、fo+fsi的混合光載波，然后通過一個陣列波導(dǎo)光柵將頻率為fo的光載波分離出來；剩下頻率為fcrfsl、fo+fsi的混合光載波通過第二級馬赫_曾德爾調(diào)制器，在頻率為 fs2的射頻激勵源輸出信號的激勵下進(jìn)行抑制雙邊帶調(diào)制，得到頻率為fcrfsl_fs2、f。_fsl、 f0+fsl> f0+fsi+fs2的混合光載波，然后通過另一個陣列波導(dǎo)光柵將fQ-fsl_fs2、f0"fsi> f0+fsi> f0+fsl+fs2的光載波分離出來；兩個強(qiáng)度調(diào)制器，一個用于將光網(wǎng)絡(luò)單元OFDM-ROF基站用戶所需要的下行無線OFDM 信號調(diào)制到頻率為fc)+fsl+fs2的光載波上，得到下行無線OFDM光信號；另一個用于將下行有線OFDM信號調(diào)制到頻率為&的光載波上，得到下行有線OFDM光信號；一半導(dǎo)體光放大器，用于將頻率為的下行無線OFDM光信號與的光載波送入半導(dǎo)體光放大器進(jìn)行四波混頻，產(chǎn)生頻率為f。-fsl_2fs2、f。+3fsl+2fs2的兩個新的OFDM 光信號；一光合束器，將半導(dǎo)體光放大器輸出的頻率為fo+fsl+fs2、f0-fsl"2fs2> f0+3fsl+2fs2的下行無線OFDM光信號和頻率為的光載波、強(qiáng)度調(diào)制器輸出的頻率為&的下行有線OFDM 光信、陣列波導(dǎo)光柵輸出的頻率為fcrfsl_fs2、f。+fsl的光載波合為一束并送入下行傳輸鏈路的光纖中傳輸?shù)?FDM-R0F基站；下行傳輸鏈路包括光纖、摻鉺光纖放大器以及光分束器；將光纖接收到OFDM光信號和光載波在摻鉺光纖放大器進(jìn)行放大，然后在光分束器中分配到各個光網(wǎng)絡(luò)單元的0FDM-R0F 基站中；0FDM-R0F基站包括一摻鉺光纖放大器，用于從下行傳輸鏈路上接收來自0FDM-R0F中心站的OFDM光信號和光載波，并進(jìn)行放大；一陣列波導(dǎo)光柵，用于將摻鉺光纖放大器放大后的OFDM光信號和光載波構(gòu)成的混合光波進(jìn)行分離，得到頻率為fQ+fsl+fs2、fQ-fsl-2fs2、fQ+3fsl+2fs2的下行無線OFDM光信號和頻率為fcrfsl的光載波、頻率為fo的下行有線OFDM光信號、頻率為fcrfsl-fs2、f0+fsl的光載波；一探測器，在頻率為fQ+fsl+fs2、fQ-fsl-2fs2、f0+3fsl+2fs2的下行無線OFDM光信號和頻率為fcrfsl的光載波中，根據(jù)需要的毫米波射頻信號的頻率，選取兩個送入探測器中進(jìn)行拍頻，產(chǎn)生所需頻率的下行毫米波射頻信號；電放大器、環(huán)形器以及天線，探測器產(chǎn)生的下行毫米波OFDM射頻信號在電放大器放大，經(jīng)過環(huán)形器后由天線發(fā)射出去，用戶就可以接收到所需頻率的毫米波OFDM射頻信號了 ；天線同時接收用戶發(fā)送來的上行毫米波OFDM射頻信號，通過環(huán)形器發(fā)送到強(qiáng)度調(diào)制器；一強(qiáng)度調(diào)制器，將天線接收到的上行毫米波OFDM射頻信號對頻率為fcrf^-f^的光載波進(jìn)行調(diào)制，輸出頻率為fcrfsl_fs2的上行無線OFDM光信號；光網(wǎng)絡(luò)單元還包括一探測器、強(qiáng)度調(diào)制器和光合束器，探測器對頻率為^的下行有線 OFDM光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，獲得下行有線OFDM信號；來自用戶的上行有線OFDM信號在強(qiáng)度調(diào)制器中對頻率為fo+fsl的光載波進(jìn)行調(diào)制，輸出頻率為fo+fsl的上行有線OFDM光信號； 光合束器將頻率為fcrfsl-fs2、fo+fsi的OFDM光信號合為一束，送入上行傳輸鏈路的光纖中傳輸?shù)絆FDM-ROF中心站；光線路終端還包括一陣列波導(dǎo)光柵和探測器，陣列波導(dǎo)光柵對從上行傳輸鏈路上接收來自O(shè)FDM-ROF基站的頻率為fcrf^-f&fo+fd的OFDM光信號進(jìn)行分離，將頻率為的上行有線OFDM光信號送入光探測器中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到上行有線OFDM信號；OFDM-ROF中心站還包括一探測器、混頻器和毫米波射頻信號源，探測器對光線路終端中陣列波導(dǎo)光柵分離出來的頻率為fcrfsl_fs2的上行無線OFDM光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生上行毫米波OFDM射頻信號，然后送入混頻器中與毫米波射頻信號源產(chǎn)生的射頻信號進(jìn)行混頻，恢復(fù)出上行OFDM信號。
2.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于OFDM-ROF的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，還包括一光分配網(wǎng)絡(luò)；位于OFDM-ROF中心站的半導(dǎo)體光放大器放到光分配網(wǎng)絡(luò)中，光分配網(wǎng)絡(luò)包括陣列波導(dǎo)光柵、半導(dǎo)體光放大器以及光合束器、光分束器；在中心站，頻率為f^UU的下行無線OFDM光信號與的光載波直接送入光合束器；在光分配網(wǎng)絡(luò)中，陣列波導(dǎo)光柵將頻率為fo+fsl+fs2即f。+15GHz的OFDM光信號與fff^ 的光載波分離出來送入半導(dǎo)體光放大器進(jìn)行四波混頻產(chǎn)生頻率為fcrf^lfff^+Sf^+Zf^， 的下行無線OFDM光信號，然后與其他五個OFDM光信號和光載波送入光合束器，然后通過光分束器分配到各個光網(wǎng)絡(luò)單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于OFDM-ROF的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻激勵源的頻率fsl、fs2分別為5GHz和IOGHz。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于OFDM-ROF的雙向無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在光線路終端的OFDM-ROF中心站，通過級聯(lián)的馬赫-曾德爾調(diào)制器、強(qiáng)度調(diào)制器以及半導(dǎo)體光放大器，用全光學(xué)的方法產(chǎn)生多個包括下行無線OFDM信號的光信號和光載波，然后通過下行傳輸鏈路傳送到光網(wǎng)絡(luò)單元的OFDM-ROF基站，在光網(wǎng)絡(luò)單元的OFDM-ROF基站，選取兩個下行無線OFDM信號的光信號送入探測器中進(jìn)行拍頻，產(chǎn)生所需頻率的下行毫米波射頻信號。在本發(fā)明中，光網(wǎng)絡(luò)單元中，上行毫米波OFDM射頻信號和有線OFDM信號調(diào)制所需的光載波由OFDM-ROF中心站集中產(chǎn)生，載波頻率間隔增加，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了毫米波OFDM射頻信號和有線OFDM信號的雙向傳輸，而且減小了相互之間的干擾。此外，本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低的特點(diǎn)。
文檔編號H04B10/17GK102325122SQ201110320979
公開日2012年1月18日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者張崇富, 邱昆, 陳晨 申請人:電子科技大學(xué)