專利名稱：基于PON/RoF的全雙工有線/無線混合接入方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信和毫米波通信領(lǐng)域，尤其涉及利用光通信技術(shù)長距離傳輸基于正交偏振的有線無線融合光信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)基于PON和RoF技術(shù)融合的全雙工有線/無線混合接入的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著通信的發(fā)展，低速窄帶通信愈來愈難滿足數(shù)據(jù)、語音、視頻和多媒體對(duì)于數(shù)據(jù)速率和帶寬的需求。光纖通信的發(fā)展以其低損耗、大帶寬、不受電磁干擾且易于維護(hù)的優(yōu)勢，成為遠(yuǎn)距離、高速率信號(hào)傳輸?shù)目尚蟹桨浮?
基于光纖接入的無源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network, PON)是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的FTTx實(shí)現(xiàn)技術(shù)，目前EPON和GPON已商用，10G-EP0N標(biāo)準(zhǔn)已完成。波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(Wavelength Division Multiplexing P0N,WDM-P0N)具有協(xié)議透明、帶寬大、安全、方便部署等優(yōu)點(diǎn)，具有上述優(yōu)點(diǎn)的WDM-PON能夠提供10Gb/S甚至更高速率的高質(zhì)量接入，優(yōu)勢明顯。有線接入方式信號(hào)穩(wěn)定但在一定程度上限制了接入的靈活性。光纖接入能夠提供巨大的帶寬，但其靈活性嚴(yán)重受限；無線通信能夠?qū)崿F(xiàn)靈活方便的窄帶接入，但由于無線信道頻譜資源非常有限且易受多種損傷等因素，無法滿足未來無線通信業(yè)務(wù)的大容量和多樣化需求。光纖和無線通信表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢補(bǔ)充特征，由于光纖射頻傳輸(Radio over Fiber, RoF)技術(shù)的引入,二者還表現(xiàn)出相互兼容性,這促使光纖通信和無線通信技術(shù)走向融合。融合了光纖的寬帶傳輸優(yōu)勢和無線接入的靈活方便優(yōu)勢的寬帶有線-無線混合接入網(wǎng)絡(luò)，不僅能夠提供寬帶光纖有線接入，還能夠借助RoF技術(shù)為分布式天線系統(tǒng)長距離、低損耗地饋送寬帶無線信號(hào)以實(shí)現(xiàn)寬帶無線接入，將是未來寬帶接入的有效實(shí)現(xiàn)方案?；赗oF技術(shù)的寬帶無線接入系統(tǒng)需要光纖分布光載毫米波信號(hào)，其光纖網(wǎng)絡(luò)在許多應(yīng)用環(huán)境中與PON接入網(wǎng)重疊。如果將基于PON的寬帶有線接入和基于RoF的寬帶光載射頻信號(hào)分布網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來，由同一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)承載，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)有線-無線網(wǎng)絡(luò)的融合，簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且能夠根據(jù)用戶需要提供有線和/或無線接入，滿足多樣化需求。目前已有基于PON/RoF的混合有線/無線接入的文獻(xiàn)報(bào)道，但現(xiàn)有技術(shù)中PON/RoF的混合有線/無線接入方式至少存在下述問題只是把有線和無線信號(hào)簡單耦合并傳輸，有線與無線接收信號(hào)相互獨(dú)立，增加了頻譜成分，降低了信號(hào)在光纖中的傳輸性能，設(shè)備與頻譜的利用率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。對(duì)于數(shù)十甚至上百Gb/s數(shù)據(jù)速率的高質(zhì)量傳輸、60GHz甚至更高頻的毫米波的無線接入，同時(shí)兼顧有線/無線接入方式的可選擇性，進(jìn)一步簡化光譜結(jié)構(gòu)，提高光譜利用效率，成為目前亟待解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述有線/無線混合接入的信號(hào)傳輸與設(shè)備利用問題，本發(fā)明提供一種基于PON/RoF的全雙工有線/無線混合接入的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明提供一種基于PON/RoF的全雙工有線/無線混合接入方法，用于實(shí)現(xiàn)基站的有線/無線選擇性接入，完成基于正交偏振態(tài)的有線/無線融合光信號(hào)在中心站和基站之間的傳輸，增加基站接入方式的靈活性和頻譜利用率，降低成本，其包括在中心站的下行鏈路發(fā)射端中，頻率為fo的激光器發(fā)出光波入射至鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器，根據(jù)鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器的非線性特性，頻率為fKF的本振信號(hào)驅(qū)動(dòng)其產(chǎn)生頻率間隔為4fKF的兩個(gè)二階邊帶，馬赫-曾德干涉儀實(shí)現(xiàn)兩路邊帶分離，其中頻率為fo+Zfm的二階邊帶經(jīng)偏振分束器分為偏振正交的BI和B2支路，BI實(shí)現(xiàn)下行數(shù)據(jù)的加載，頻率為的二階邊帶由光耦合器分成B3和B4兩部分，B3通過偏振控制器調(diào)整偏振方向與BI平行，然后包含兩個(gè)頻率成分和不同偏振態(tài)的三路光波通過光耦合器耦合成為下行鏈路的融合光信號(hào)，同時(shí)中心站將B4預(yù)留為上行鏈路信號(hào)的解調(diào)本振；下行傳輸鏈路，下行鏈路信號(hào)經(jīng)過摻鉺光纖放大器放大，經(jīng)單模光纖傳輸至基站，同頻的BI與B2支路雖然只有一路進(jìn)行了信號(hào)調(diào)制， 但由于兩者偏振正交，因此在傳輸中互不干擾，完整的將信息傳達(dá)至基站；在基站中的下行鏈路無線接入端中，可實(shí)現(xiàn)下行鏈路的無線接入，基站經(jīng)過偏振分束器，將下行鏈路傳輸?shù)娜诤瞎庑盘?hào)分離為光載毫米波信號(hào)和上行鏈路光載波B2, 二者偏振正交,其中光載毫米波信號(hào)由BI和B3構(gòu)成，攜帶下行數(shù)據(jù)信息，光載毫米波信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換為頻率為fD = 4fEF的電毫米波信號(hào)后由天線發(fā)射至用戶端，實(shí)現(xiàn)下行鏈路無線接入；在下行鏈路有線接入端中，基站的波長間插濾波器將經(jīng)下行鏈路傳輸?shù)娜诤瞎庑盘?hào)分為頻率為fo+Zfm和fcr2fKF兩部分，其中頻率為f(i+2fKF的光波包含正交偏振的同頻波BI與B2,由偏振分束器分尚并進(jìn)行相干解調(diào)得到下行的有線接入信號(hào)，而頻率為fcr2fKF的光波即B3預(yù)留為上行鏈路的光載波；在無線接入上行鏈路中，無線接入上行鏈路發(fā)射端將基站天線接收的無線用戶發(fā)射的頻率為的電毫米波信號(hào)，通過馬赫-曾德調(diào)制器單邊帶調(diào)制到預(yù)留的上行鏈路光載波B2上，由光帶通濾波器將承載上行數(shù)據(jù)信號(hào)的調(diào)制邊帶B5濾出并經(jīng)上行光纖鏈路傳輸至中心站，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了毫米波電信號(hào)在光域中轉(zhuǎn)換為基帶光信號(hào)；在中心站中無線接入上行鏈路的接收端中，預(yù)留載波B4作為本振，如果B4和B5頻率相同，則進(jìn)行光域的相干解調(diào)得上行鏈路的基帶信號(hào)；如果B4和B5頻率不同，由低速光電探測器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生頻率為二者之差的拍頻電信號(hào)，然后電域相干解調(diào)得到無線上行基帶信號(hào)；在有線接入上行鏈路中，基站中的有線接入上行鏈路發(fā)射端將上行鏈路的基帶信號(hào)調(diào)制到預(yù)留的光載波B3上，并由上行鏈路傳輸至中心站，中心站中的有線接入上行鏈路接收端利用預(yù)留本振B4對(duì)上行鏈路信號(hào)進(jìn)行光域相干解調(diào)，得到有線上行基帶信號(hào)；上述上行鏈路和下行鏈路能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的全雙工傳輸，構(gòu)成了全雙工鏈路。作為一種優(yōu)選方法，在下行鏈路發(fā)射端中所采用雙電極鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器，其響應(yīng)頻率和驅(qū)動(dòng)電路頻率不低于下行鏈路毫米波頻率fD的1/4，偏置于最大傳輸點(diǎn)；本振信號(hào)頻率fRFS下行鏈路毫米波頻率fD的1/4 ;兩臂時(shí)延差為l/4fKF的馬赫-曾德干涉儀將兩路二階邊帶分離；下行數(shù)據(jù)信息可以是二進(jìn)制信號(hào)，也可以是頻譜效率較高的M進(jìn)制矢量調(diào)制信號(hào)；下行數(shù)據(jù)調(diào)制信號(hào)由頻率為fo+Zfm的二階邊帶BI承載，BI與同頻載波B2偏振正交，與頻率為的二階邊帶B3偏振平行，下行鏈路的融合光信號(hào)包含兩個(gè)頻率成分的三路光波，頻譜成分簡單，受光纖色散影響小。作為一種優(yōu)選方法，在下行鏈路無線接入端中偏振分束器分離出偏振正交的攜帶下行數(shù)據(jù)信息的頻率為fD = 4fEF的光載毫米波信號(hào)和頻率為的上行鏈路光載波，其中光載毫米波信號(hào)由頻率為fc)+2fKF的BI和頻率為f_2fKF的B3構(gòu)成，BI攜帶下行數(shù)據(jù)信息，BI和B3偏振平行，由響應(yīng)頻率不低于4fKF的高速光電探測器轉(zhuǎn)換電毫米波信號(hào)，接著由天線以無線形式發(fā)射給無線接入用戶端，實(shí)際系統(tǒng)中還需要一定增益的毫米波放大器以增加電毫米波信號(hào)功率。作為一種優(yōu)選方法，在下行鏈路有線接入端中在基站中，波長間插光濾波器將頻率為的BI、B2和頻率為的上行載波B3分離開，BI與B2正交偏振分離后進(jìn)入相干光接收機(jī)，相干光接收機(jī)由偏振控制器、四輸入口光hybrid混合器和兩對(duì)平衡光電探測器構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)下行有線信號(hào)的相干解調(diào)，輸出基帶的有線接入信號(hào)。作為一種優(yōu)選方法，在無線接入上行鏈路中由基站天線接收的頻率為fu的上行電毫米波信號(hào)承載的數(shù)據(jù)可能是二進(jìn)制信號(hào)，也可能是M進(jìn)制信號(hào)，該電毫米波信號(hào)被單邊帶調(diào)制到所預(yù)留的頻率為fO+2fKF的上行光載波上，能夠產(chǎn)生頻率為且承載有上行基帶信號(hào)的光邊帶B5、該邊帶由光濾波器濾出，實(shí)現(xiàn)了毫米波電信號(hào)在光域中轉(zhuǎn)換為 基帶光信號(hào)，并通過上行光纖鏈路傳輸至中心站；中心站的上行無線接入光信號(hào)接收端利用預(yù)留本振B4對(duì)其進(jìn)行解調(diào)，如果B4和B5頻率相同，則進(jìn)行光域的相干解調(diào)得上行鏈路的基帶信號(hào)；如果B4和B5頻率不同，由低速光電探測器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生頻率為二者之差的拍頻電信號(hào)，然后電域相干解調(diào)得到上行基帶信號(hào)。作為一種優(yōu)選方法，在有線接入上行鏈路中在基站中，二進(jìn)制或M進(jìn)制正交幅度調(diào)制的上行數(shù)據(jù)信號(hào)被基帶調(diào)制到上行載波B3，經(jīng)上行鏈路傳輸至中心站，利用中心站預(yù)留光載波B4作為本振在光域相干解調(diào)得上行基帶數(shù)據(jù)信號(hào)。作為一種優(yōu)選方法，在全雙工鏈路的基站可以采用三種形式之一 (I)只包含有線接入下行鏈路接收端和有線接入上行鏈路發(fā)射端；(2)只包含無線接入下行鏈路接收端和無線接入上行鏈路發(fā)射端；(3)同時(shí)包含有線接入下行鏈路接收端、有線接入上行鏈路發(fā)射端、無線接入下行鏈路接收端和無線接入上行鏈路發(fā)射端，以及實(shí)現(xiàn)有線無線接入倒換的下行鏈路、上行鏈路的光開關(guān)。作為一種優(yōu)選方法，在全雙工鏈路的中心站中能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)下行融合光信號(hào)的產(chǎn)生，上行光載毫米波矢量信號(hào)的接收與相干解調(diào)和上行基帶信號(hào)的相關(guān)光接收，為上行的有線和無線基帶信號(hào)的相干解調(diào)或光域頻率下轉(zhuǎn)換提供光本振信號(hào)；考慮到光纖鏈路的損耗，中心站能夠通過摻鉺光纖放大器對(duì)下行鏈路信號(hào)光功率進(jìn)行功率放大，基站接收到光信號(hào)具有足夠的光功率；中心站能夠通過摻鉺光纖放大器放大上行光信號(hào)到適當(dāng)功率，以補(bǔ)償光信號(hào)在上行光纖鏈路中的傳輸損耗。作為一種優(yōu)選方法，在全雙工鏈路的光纖傳輸鏈路上行鏈路和下行鏈路的信號(hào)均由常規(guī)的單模光纖傳輸，可以采用兩種實(shí)現(xiàn)方式(I)有兩根獨(dú)立的單模光纖構(gòu)成，上、下行信號(hào)分別在上、下行鏈路光纖中傳輸；(2)有一根單模光纖構(gòu)成，上、下行信號(hào)在同一根光纖中傳輸，在中心站，通過光環(huán)型器將下行鏈路光信號(hào)耦合進(jìn)傳輸光纖，同時(shí)上行鏈路光信號(hào)耦合出來；在基站，通過光環(huán)型器將下行鏈路光信號(hào)耦合出傳輸光纖，同時(shí)上行鏈路光信號(hào)稱合進(jìn)傳輸光纖。本發(fā)明提供一種基于PON/RoF的全雙工有線/無線混合接入系統(tǒng)，包括系統(tǒng)由中心站、基站和中心站與基站間的全雙工傳輸鏈路構(gòu)成,其中中心站包括下行鏈路發(fā)射端、無線/有線上行鏈路接收端，基站包括下行鏈路無線/有線接入端和無線/有線上行鏈路發(fā)射端，中心站與基站間的全雙工傳輸鏈路包括上行鏈路和下行鏈路下行鏈路發(fā)射端產(chǎn)生有線/無線接入融合光信號(hào)，主要器件包括激光器、鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器、馬赫-曾德干涉儀、偏振分束器、偏振合路器、偏振控制器和光耦合器；激光器產(chǎn)生中心頻率為fo的連續(xù)激光，入射至鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器；頻率fKF的信號(hào)驅(qū)動(dòng)鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器調(diào)制產(chǎn)生兩個(gè)二階邊帶；馬赫曾德干涉儀實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二階邊帶的分離；偏振分束器將其中一個(gè)二階邊帶分離為偏振正交的兩路，其中一路加載下行數(shù)據(jù)信息；偏振合路器耦合偏振正交的兩路光波；偏振控制器實(shí)現(xiàn)另一路二階邊帶與信號(hào)調(diào)制邊帶偏振方向平行；光耦合器完成包含兩個(gè)頻率成分不同偏振態(tài)的三路光波的耦合輸出；下行鏈路無線接入端將下行融合光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電毫米波信號(hào)并分離出上行光載波，主要器件包括偏振分束器、偏振控制器、光電轉(zhuǎn)換器和發(fā)射天線；偏振分束器實(shí)現(xiàn)偏振正交的4fKF*載毫米波和上行載波B2的分離；偏振控制器調(diào)整光毫米波信號(hào)的偏振方向；頻率不低于4fKF的光電轉(zhuǎn)換器完成光毫米波到電毫米波的轉(zhuǎn)換；天線實(shí)現(xiàn)電毫米波信號(hào)無線發(fā)射至用戶接收端； 下行鏈路有線接入端將下行融合光信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶電信號(hào)并分離出上行光載波，主要器件包括梳狀濾波器、偏振分束器和相干光接收機(jī)；梳狀濾波器分離得到同頻正交的B1、B2支路和上行載波B3 ;偏振分束器將B1、B2偏振分尚；相干光接收機(jī)由偏振控制器、四輸入口光hybrid和兩對(duì)平衡光電探測器構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)下行數(shù)據(jù)的相干解調(diào)；無線接入上行鏈路發(fā)射端將上行的電毫米波信號(hào)加載到光波上，主要器件包括鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器和帶寬濾波器；鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器實(shí)現(xiàn)上行電毫米波信號(hào)單邊帶調(diào)制于中心站預(yù)留的上行載波中；濾波器將攜帶無線上行信息的邊帶濾出作為基站的輸出；無線接入上行鏈路接收端接收上行的無線接入光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，主要器件包括光耦合器和光電轉(zhuǎn)換器；光耦合器實(shí)現(xiàn)中心站接收的調(diào)制信號(hào)與預(yù)留解調(diào)載波B4的耦合；低頻光電轉(zhuǎn)換器將耦合的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，完成無線上行信號(hào)的解調(diào)；有線接入上行鏈路發(fā)射端將上行的有線接入信號(hào)加載到光波上，主要器件為鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器；鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器實(shí)現(xiàn)有線上行數(shù)據(jù)對(duì)上行載波的基帶調(diào)制，并作為基站的輸出信號(hào)；有線接入上行鏈路接收端接收上行的有線接入光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，主要器件為相干光接收機(jī)；中心站接收到加載有線上行數(shù)據(jù)信號(hào)的載波，與預(yù)留解調(diào)載波B4共同入射至相干光接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)有線上行數(shù)據(jù)的相干解調(diào)；中心站與基站間的傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)上下行光信號(hào)的有效傳輸，主要包括標(biāo)準(zhǔn)單模光纖和實(shí)現(xiàn)光信號(hào)放大和損耗補(bǔ)償?shù)膿姐s光纖放大器。采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案后，由于用鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器的非線性調(diào)制特性，使調(diào)制器的響應(yīng)頻率要求和本振信號(hào)的頻率降低為原來的1/4，減少了對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的要求和實(shí)施成本；由于下行光信號(hào)是由包含兩個(gè)頻率成分的三路光波，其中一路光波承載正交偏振復(fù)用信號(hào)，不用區(qū)分有線和無線接入方式，提高了頻譜利用率；由于下行鏈路信號(hào)調(diào)制在雙頻光載毫米波的一個(gè)頻率成分上，能夠有效地降低光纖色散的影響，延長融合光信號(hào)的傳輸距離；由于融合光信號(hào)可以方便地轉(zhuǎn)換為有線或無線電信號(hào)，增加了用戶接入方式的靈活性；由于上行鏈路光載波可以直接從下行鏈路中提取，基站無需額外光源，實(shí)現(xiàn)了基站無源化，簡化了基站結(jié)構(gòu)和功能，降低了功耗、節(jié)省了成本；同時(shí)，由于中心站預(yù)留了載波作為上行信號(hào)相干光解調(diào)本振，提高了信號(hào)光與本振光相干解調(diào)的頻率一致性和光電轉(zhuǎn)換的靈敏度，降低了系統(tǒng)對(duì)光源帶寬的要求。


圖I所示為本發(fā)明所公布的基于正交偏振有線/無線接入的全雙工PON/RoF鏈路原理圖。圖2為本發(fā)明中鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器在fKF = 15GHz本振驅(qū)動(dòng)下調(diào)制產(chǎn)生的頻率為193. 13THz和193. 07THz的兩個(gè)二階邊帶光譜，圖I中位置⑴測得。圖3為本發(fā)明中10Gbit/s，16-QAM(2. 5Gbaud)上行數(shù)據(jù)信息調(diào)制于193. 13THz邊帶BI后，三路光波偏振調(diào)整后合路形成的融合光信號(hào)的光譜，圖I中(ii)位置測得。圖4為本發(fā)明中通過基站的偏振分束器提取的單波長調(diào)制雙頻60GHz光載毫米波 信號(hào)的光譜圖，圖I中(iii)位置測得。圖5為本發(fā)明中下行鏈路無線接入的60GHz光載毫米波光電轉(zhuǎn)換為電毫米波的頻譜圖，圖I中(iv)位置測得。圖6為本發(fā)明中下行鏈路無線接入電毫米波信號(hào)在不經(jīng)無線傳輸情況下相干解調(diào)得到的16-QAM下行信號(hào)的星座圖和I、Q支路眼圖(背靠背情況，即光纖長度為Okm)，圖I中(vi)位置測得。圖7為本發(fā)明中下行鏈路無線接入電毫米波信號(hào)在不經(jīng)無線傳輸情況下相干解調(diào)得到的16-QAM下行信號(hào)星座圖和I、Q支路眼圖(光纖長度為70km)，圖I中(vi)位置測得。圖8為本發(fā)明中基站無線接入通過偏振分束器分離得到的頻率為193. 13THz上行載波光譜圖，圖I中(V)位置測得。圖9為本發(fā)明中頻率為193. 13THz的無線接入上行載波經(jīng)10Gbit/s，16QAM的65GHz上行電毫米波信號(hào)單邊帶調(diào)制后的光譜圖，圖I中(vii)位置測得。圖10為本發(fā)明中無線接入上行信號(hào)單邊帶調(diào)制后濾波得到的光譜圖，圖I中
(viii)位置測得。圖11為本發(fā)明中無線接入上行鏈路在不經(jīng)無線傳輸情況下傳輸至中心站后光電轉(zhuǎn)換后的頻譜圖，圖I中(X)位置測得。圖12為本發(fā)明中無線接入上行鏈路在不經(jīng)無線傳輸情況下傳輸至中心站后電域相干解調(diào)得到的上行信號(hào)星座圖和I、Q支路眼圖(背靠背情況，即光纖長度為Okm)，圖I中
(ix)位置測得。圖13為本發(fā)明中無線接入上行鏈路在不經(jīng)無線傳輸情況下傳輸至中心站后相干解調(diào)得到的上行信號(hào)星座圖和I、Q支路眼圖(光纖長度為70km)，圖I中(ix)位置測得。圖14為本發(fā)明中基站有線接入方案通過IL分離得到的頻率為193. 13THz的BI、B2兩路同頻信號(hào)，圖I中(xi)位置測得。圖15為本發(fā)明中基站的B1、B2支路相干解調(diào)得到的下行信號(hào)的星座圖和I、Q支路眼圖(背靠背情況，即光纖長度為Okm)，圖I中(xii)位置測得。圖16為本發(fā)明中基站的B1、B2支路相干解調(diào)得到的下行信號(hào)的星座圖和I、Q支路眼圖(光纖長度為70km)，圖I中(xii)位置測得。圖17為本發(fā)明中基站有線接入方案通過波長間插光濾波器分離得到的頻率為193. 07THz的上行載波光譜圖，圖I中(xiii)位置測得。圖18為本發(fā)明中有線接入上行載波在10Gbit/s，16QAM上行信息基帶調(diào)制后的光譜圖，圖I中(xiv)位置測得。圖19為本發(fā)明中有線接入方案的上行鏈路傳輸至中心站后相干解調(diào)得到的上行信號(hào)星座圖和I、Q支路眼圖(背靠背情況，即光纖長度為Okm)，圖I中(XV)位置測得。圖20為本發(fā)明中有線接入方案的上行鏈路傳輸至中心站后相干解調(diào)得到的上行信號(hào)星座圖和I、Q支路眼圖(光纖長度為70km)，圖I中(XV)位置測得。
具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種全雙工接入方法，用于實(shí)現(xiàn)基站的有線/無線選擇性接入，完成基于正交偏振態(tài)的有線/無線融合光信號(hào)在中心站和基站之間的傳輸，增加基站接入方式的靈活性和頻譜利用率，降低成本，為實(shí)現(xiàn)上述效果，需要采用下述步驟首先，在下彳丁鏈路發(fā)射端中如圖I所不，在中心站，米用角頻率為Oci = Znfci的窄線寬激光器發(fā)出光波注入到推挽式的雙電極鈮酸鋰馬赫-增德調(diào)制器(LiNbO3Mach-Zehnder modulator, LN-MZM)中，這里以激光頻率 fQ = 193. ITHz (1552. 5nm),線寬為50kHz為例。LN-MZM通過直流偏置使其位于最大傳輸點(diǎn)，偏置電壓為0V，半波電壓νπ =4V，根據(jù)LN-MZM的非線性調(diào)制特性，頻率為fKF = 15GHz,峰峰值為6. 12V的射頻本振信號(hào)等幅同相驅(qū)動(dòng)雙電極，產(chǎn)生如圖2所示的頻率為的兩個(gè)二階邊帶，二者的間隔為4fKF=60GHz。由兩臂時(shí)延差為l/4fKF的馬赫-曾德干涉儀將兩個(gè)二階邊帶分離，其中頻率為f0+2fEF = 193. 13THz的二階邊帶經(jīng)偏振分束器分離為正交偏振的BI和B2支路，下行基帶數(shù)據(jù)信號(hào)通過光調(diào)制器加載在BI上，對(duì)強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)，簡單的光強(qiáng)度調(diào)制器即可實(shí)現(xiàn)，對(duì)相位調(diào)制或正交幅度調(diào)制等矢量信號(hào)需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)相位和幅度調(diào)制的矢量調(diào)制器實(shí)現(xiàn)，如IQ調(diào)制器。本發(fā)明中將二進(jìn)制NRZ的lOGbit/s的基帶信號(hào)通過16-QAM的星座圖映射和脈沖成型后形成2. 5Gbaud的矢量信號(hào)作為下行基帶數(shù)據(jù)，調(diào)制加載于BI。承載數(shù)據(jù)信號(hào)的BI與載波B2通過偏振合束器正交合路。頻率為= 193. 07THz的二階邊帶由光耦合器分為B3和B4，通過偏振控制使光載波B3與BI偏振平行，光耦合器將B3與BI和B2支路耦合，即形成了如圖3所示的包含兩個(gè)頻率成分三路光波的下行鏈路融合光信號(hào)。融合光信號(hào)經(jīng)摻鉺光纖放大器放大到適當(dāng)?shù)墓β屎笞⑷氲较滦袀鬏旀溌贰Ｍ瑫r(shí)中心站將頻率為193. 07THz的B4預(yù)留為上行鏈路信號(hào)相干解調(diào)的光本振。其次，在下行傳輸鏈路中下行鏈路由常規(guī)的單模光纖構(gòu)成，能夠?qū)⑷诤瞎庑盘?hào)傳輸至基站，由于融合光信號(hào)的特殊光譜結(jié)構(gòu)，光纖色度色散的影響也非常小，光纖非線性以及偏振模色散較小，可以不予考慮。下行鏈路無線接收端根據(jù)用戶接入方式的不同，基站可以采用有線或無線接入方式接收并轉(zhuǎn)換下行鏈路的融合光信號(hào)。對(duì)無線接入方式，融合光信號(hào)經(jīng)過偏振分束器和偏振控制器將正交偏振的頻率為4fKF = 60GHz的攜帶下行數(shù)據(jù)信息的光載毫米波信號(hào)(由BI、B3構(gòu)成)與頻率為= 193. 13THz的上行光載波B2分離，攜帶下行數(shù)據(jù)信息的BI和B3偏振平行，構(gòu)成頻率為fD = 4fEF的單波長數(shù)據(jù)調(diào)制雙頻光載毫米波信號(hào)，由頻率不低于4fKF的光電探測器光電轉(zhuǎn)換為如圖5所示的60GHz電毫米波信號(hào)，并由天線無線發(fā)射至用戶端。為了檢驗(yàn)光載毫米波信號(hào)的性能，本發(fā)明采用60GHz的本振信號(hào)對(duì)其進(jìn)行相干解調(diào)，解調(diào)獲得的基帶信號(hào)星座圖和眼圖如圖6、圖7所示。同時(shí)B2預(yù)留為上行載波。下行鏈路有線接入端下行鏈路經(jīng)過波長間插光濾波器分離得到如圖14所示的頻率為f0+2fEF = 193. 13THz的光波BI、B2和頻率為f0-2fEF = 193. 07THz的上行載波B3。由于BI與B2同頻且偏振正交，偏振分束器實(shí)現(xiàn)兩者的偏振分離，經(jīng)過由偏振控制器、光hybrid和兩對(duì)平衡光探測器組成的相干接收機(jī)在光域相干解調(diào)得下行基帶數(shù)據(jù)信號(hào)。其中解調(diào)得到的Okm與70km光纖傳輸距離的星座圖和眼圖分別如圖15、16所示。無線接入上行鏈路承載上行鏈路數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率為的電毫米波信號(hào)由基站天線接收，通過響應(yīng)頻率不小于的馬赫-曾德調(diào)制器或電吸收調(diào)制器單邊帶調(diào)制到預(yù)留的上行光載波B2上產(chǎn)生頻率為&+2&廠4的邊帶B5，光帶通濾波器將攜帶上行鏈路基帶信號(hào)的邊帶B5濾出，經(jīng)上行光纖傳鏈路輸至中心站，該過程同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了毫米波電信號(hào)到基帶光信號(hào)的轉(zhuǎn)換。中心站預(yù)留B5作為解調(diào)上行鏈路光信號(hào)的本振，如果B4和B5頻率相同，即^+2^-^ = f0-2fEF,中心站將頻率為上行鏈路光信號(hào)的B5與頻率為的光載波B4的稱合，由偏振控制器、光hybrid和一對(duì)平衡光探測器組成的相干接收模塊對(duì)上行鏈路信號(hào)進(jìn)行光域相干解調(diào)；如果B4和B5頻率不同，即&+2&廠4古由低速光電探測器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率為的中頻電信號(hào)，然后在電域?qū)⑸闲墟溌沸盘?hào)轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)。本發(fā)明以lOGbit/s，16QAM的頻率為65GHz上行電毫米波信號(hào)為例，經(jīng)馬赫-曾德調(diào)制器單邊帶調(diào)制到上行載波，攜帶上行信息的中心頻率為&+2&廠4 = 193. 065THz的邊帶B5如圖10所示，被濾出并傳輸?shù)街行恼?，中心站將其與頻率為193. 07THz的預(yù)留載波B4耦合，經(jīng)過低速光電探測器轉(zhuǎn)換為如圖11所示的5GHz的中頻電信號(hào)，電域轉(zhuǎn)化為基帶信號(hào)，實(shí)現(xiàn)上行信息的解調(diào)。無線接入上行鏈路經(jīng)過0km、70km光纖傳輸后相干解調(diào)得到的信號(hào)星座圖和眼圖分別如圖12、圖13所示。有線接入上行鏈路基站中有線接入上行鏈路的基帶信號(hào)由強(qiáng)度調(diào)制器或矢量調(diào)制器加載到所預(yù)留的上行光載波B3上，經(jīng)上行光纖鏈路傳輸至中心站，以中心站預(yù)留光載波B4為本振，通過由偏振控制器、光hybrid和平衡光探測器組成的相干接收模塊對(duì)其進(jìn)行相干光接收，實(shí)現(xiàn)上行信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換和解調(diào)。本發(fā)明中l(wèi)OGbit/s的16QAM上行數(shù)據(jù)基帶調(diào)制于頻率為193. 07THz的上行載波B3，調(diào)制信號(hào)如圖18所示，經(jīng)光纖傳輸至中心站，中心站頻率為193.07THZ的載波B4對(duì)其進(jìn)行相干解調(diào)得到上行信息。有線接入上行鏈路經(jīng)過0km、70km光纖傳輸后相干解調(diào)得到的信號(hào)星座圖和眼圖分別如圖19、圖20所示。本發(fā)明采用的基于PON/RoF的全雙工有線/無線混合接入方法和系統(tǒng)具有以下有益效果(I)利用鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器的非線性調(diào)制特性，使調(diào)制器響應(yīng)頻率要求和本振信號(hào)的頻率降低為原來的1/4，減少了對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的要求和實(shí)施成本；(2)下行鏈路不區(qū)分有線和無線接入方式，利用含兩個(gè)頻率成分的三路光波的融合光信號(hào)中的其中一路光波承載正交偏振復(fù)用信號(hào)，提高了頻譜利用率，簡化了頻譜結(jié)構(gòu)和下行鏈路的實(shí)現(xiàn)方案；(3)下行鏈路信號(hào)調(diào)制在雙頻光載毫米波的一個(gè)頻率成分上，信號(hào)在光纖傳輸時(shí)光纖色散不會(huì)引起所探測到的射頻光電流的幅度衰落和脈沖走離現(xiàn)象，能夠有效地降低光纖色散的影響延長了光載毫米波信號(hào)的傳輸距離；(4)基站根據(jù)用戶的不同需求，能夠?qū)崿F(xiàn)高頻光載毫米波的無線接入或基于相干解調(diào)的高速有線接入，增加了接入方式的靈活性，滿足用戶的不同需求；(5)上行鏈路光載波由現(xiàn)行鏈路預(yù)留，根據(jù)不同的接入方式可直接從下行鏈路中提取，基站無需額外光源，實(shí)現(xiàn)了基站無源化，簡化了基站結(jié)構(gòu)和功能，降低了功耗、節(jié)省了成本，同時(shí)中心站預(yù)留了載波B4作為上行信號(hào)相干光解調(diào)本振，進(jìn)一步提高了信號(hào)光與本振光相干解調(diào)的頻率一致性和光電轉(zhuǎn)換的靈敏度，降低了系統(tǒng)對(duì)光源帶寬的要求。綜上所述，本發(fā)明利用鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器在中心站產(chǎn)生了 4倍頻的光載毫米波信號(hào)，降低了調(diào)制器的響應(yīng)頻率和本振信號(hào)的頻率要求；通過正交偏振復(fù)用實(shí)現(xiàn)了包含兩個(gè)頻率成分的三路光波的傳輸，增加了頻譜利用率，簡化了頻譜成分；基站中根據(jù)不同需求提取不同光路，實(shí)現(xiàn)有線/無線接入方式，增加了基站的靈活性；基站通過下行鏈路提取上行光源，實(shí)現(xiàn)了基站無源化，簡化了基站結(jié)構(gòu)；中心站預(yù)留載波作為上行鏈路的解調(diào)本振，簡化了上行傳輸?shù)墓庾V結(jié)果，增加了 PON/RoF全雙工鏈路的可實(shí)現(xiàn)性。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。權(quán)利要求
1.一種基于PON/RoF的全雙工有線/無線混合接入方法，用于實(shí)現(xiàn)基站的有線/無線選擇性接入，完成基于正交偏振態(tài)的有線/無線融合光信號(hào)在中心站和基站之間的傳輸，增加基站接入方式的靈活性和頻譜利用率，降低成本，其特征在于，其包括下述步驟 在中心站的下行鏈路發(fā)射端中，頻率為的激光器發(fā)出光波入射至鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器，根據(jù)鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器的非線性特性，頻率為fKF的本振信號(hào)驅(qū)動(dòng)其產(chǎn)生頻率間隔為4fKF的兩個(gè)二階邊帶，馬赫-曾德干涉儀實(shí)現(xiàn)兩路邊帶分離，其中頻率為的二階邊帶經(jīng)偏振分束器分為偏振正交的BI和B2支路，BI實(shí)現(xiàn)下行數(shù)據(jù)的加載，頻率為f0-2fEF的二階邊帶由光耦合器分成B3和B4兩部分，B3通過偏振控制器調(diào)整偏振方向與BI平行，然后包含兩個(gè)頻率成分和不同偏振態(tài)的三路光波通過光耦合器耦合成為下行鏈路的融合光信號(hào)，同時(shí)中心站將B4預(yù)留為上行鏈路信號(hào)的解調(diào)本振； 下行鏈路信號(hào)經(jīng)過摻鉺光纖放大器放大，經(jīng)單模光纖傳輸至基站，同頻的BI與B2支路雖然只有一路進(jìn)行了信號(hào)調(diào)制，但由于兩者偏振正交，因此在傳輸中互不干擾，完整的將信息傳達(dá)至基站； 在基站中的下行鏈路無線接入端中，偏振分束器將下行鏈路傳輸?shù)娜诤瞎庑盘?hào)分離為光載毫米波信號(hào)和上行鏈路光載波B2，二者偏振正交，其中光載毫米波信號(hào)由BI和B3構(gòu)成，攜帶下行數(shù)據(jù)信息，光載毫米波信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換為頻率為fD = 4fEF的電毫米波信號(hào)后由天線發(fā)射至用戶端，實(shí)現(xiàn)下行鏈路無線接入； 在下行鏈路有線接入端中，基站的波長間插濾波器將經(jīng)下行鏈路傳輸?shù)娜诤瞎庑盘?hào)分為頻率為fo+2fKF和fcr2fKF兩部分，其中頻率為的光波包含正交偏振的同頻波BI與B2,由偏振分束器分離并進(jìn)行相干解調(diào)得到下行的有線接入信號(hào)，而頻率為的光波即B3預(yù)留為上行鏈路的光載波； 在無線接入上行鏈路中，無線接入上行鏈路發(fā)射端將基站天線接收的無線用戶發(fā)射的頻率為f 的電毫米波信號(hào)，通過馬赫-曾德調(diào)制器單邊帶調(diào)制到預(yù)留的上行鏈路光載波B2上，由光帶通濾波器將承載上行數(shù)據(jù)信號(hào)的調(diào)制邊帶B5濾出并經(jīng)上行光纖鏈路傳輸至中心站，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了毫米波電信號(hào)在光域中轉(zhuǎn)換為基帶光信號(hào)；中心站中無線接入上行鏈路的接收端，預(yù)留載波B4作為本振，如果B4和B5頻率相同，則進(jìn)行光域的相干解調(diào)得上行鏈路的基帶信號(hào)；如果B4和B5頻率不同，由低速光電探測器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生頻率為二者之差的拍頻電信號(hào)，然后電域相干解調(diào)得到無線上行基帶信號(hào)； 在有線接入上行鏈路中，基站中的有線接入上行鏈路發(fā)射端將上行鏈路的基帶信號(hào)調(diào)制到預(yù)留的光載波B3上，并由上行鏈路傳輸至中心站，中心站中的有線接入上行鏈路接收端利用預(yù)留本振B4對(duì)上行鏈路信號(hào)進(jìn)行光域相干解調(diào)，得到有線上行基帶信號(hào)； 上述上行鏈路和下行鏈路能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的全雙工傳輸，構(gòu)成了全雙工鏈路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，在所述下行鏈路發(fā)射端中 所采用雙電極鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器，其響應(yīng)頻率和驅(qū)動(dòng)電路頻率不低于下行鏈路毫米波頻率fD的1/4，偏置于最大傳輸點(diǎn)；本振信號(hào)頻率fKF為下行鏈路毫米波頻率fD的1/4 ;兩臂時(shí)延差為l/fKF的馬赫-曾德干涉儀將兩路二階邊帶分離；下行數(shù)據(jù)信息可以是二進(jìn)制信號(hào)，也可以是頻譜效率較高的M進(jìn)制矢量調(diào)制信號(hào)；下行數(shù)據(jù)調(diào)制信號(hào)由頻率為f0+2fEF的二階邊帶BI承載，BI與同頻載波B2偏振正交，與頻率為4-2^的二階邊帶B3偏振平行，下行鏈路的融合光信號(hào)包含兩個(gè)頻率成分的三路光波，頻譜成分簡單，受光纖色散影響小。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述下行鏈路無線接入端中 偏振分束器分尚出偏振正交的攜帶下行數(shù)據(jù)信息的頻率為fD = 4fEF的光載暈米波信號(hào)和頻率為的上行鏈路光載波，其中光載毫米波信號(hào)由頻率為的BI和頻率為f_2fKF的B3構(gòu)成，BI攜帶下行數(shù)據(jù)信息，BI和B3偏振平行，由響應(yīng)頻率不低于4fKF的高速光電探測器轉(zhuǎn)換電毫米波信號(hào)，接著由天線以無線形式發(fā)射給無線接入用戶端，實(shí)際系統(tǒng)中還需要一定增益的毫米波放大器以增加電毫米波信號(hào)功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述下行鏈路有線接入端中 在基站中，波長間插光濾波器將頻率為fc)+2fKF的BI、B2和頻率為fcrZfm的上行載波B3分尚開，BI與B2正交偏振分尚后進(jìn)入相干光接收機(jī),相干光接收機(jī)由偏振控制器、四輸入口光hybrid混合器和兩對(duì)平衡光電探測器構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)下行有線信號(hào)的相干解調(diào)，輸出基帶的有線接入信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，在所述無線接入上行鏈路中 由基站天線接收的頻率為f 的上行電毫米波信號(hào)承載的數(shù)據(jù)可能是二進(jìn)制信號(hào)，也可能是M進(jìn)制信號(hào)，該電毫米波信號(hào)被單邊帶調(diào)制到所預(yù)留的頻率為的上行光載波上，能夠產(chǎn)生頻率為且承載有上行基帶信號(hào)的光邊帶B5、該邊帶由光濾波器濾出，實(shí)現(xiàn)了毫米波電信號(hào)在光域中轉(zhuǎn)換為基帶光信號(hào)，并通過上行光纖鏈路傳輸至中心站；中心站的上行無線接入光信號(hào)接收端利用預(yù)留本振B4對(duì)其進(jìn)行解調(diào)，如果B4和B5頻率相同，則進(jìn)行光域的相干解調(diào)得上行鏈路的基帶信號(hào)；如果B4和B5頻率不同，由低速光電探測器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生頻率為二者之差的拍頻電信號(hào)，然后電域相干解調(diào)得到上行基帶信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，在所述有線接入上行鏈路中 在基站中，二進(jìn)制或M進(jìn)制正交幅度調(diào)制的上行數(shù)據(jù)信號(hào)被基帶調(diào)制到上行載波B3，經(jīng)上行鏈路傳輸至中心站，利用中心站預(yù)留光載波B4作為本振在光域相干解調(diào)得上行基帶數(shù)據(jù)信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，所述全雙工鏈路的基站可以采用三種形式之一 (1)只包含有線接入的下行鏈路接收端和有線接入的上行鏈路發(fā)射端； (2)只包含無線接入的下行鏈路接收端和無線接入的上行鏈路發(fā)射端； (3)同時(shí)包含有線接入的下行鏈路接收端、有線接入的上行鏈路發(fā)射端、無線接入的下行鏈路接收端和無線接入的上行鏈路發(fā)射端，以及實(shí)現(xiàn)有線無線接入倒換的下行鏈路、上行鏈路的光開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，所述全雙工鏈路的中心站中 能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)下行融合光信號(hào)的產(chǎn)生，上行光載毫米波矢量信號(hào)的接收與相干解調(diào)和上行基帶信號(hào)的相關(guān)光接收，為上行的有線和無線基帶信號(hào)的相干解調(diào)或光域頻率下轉(zhuǎn)換提供光本振信號(hào)；考慮到光纖鏈路的損耗，中心站能夠通過摻鉺光纖放大器對(duì)下行鏈路信號(hào)光功率進(jìn)行功率放大，基站接收到光信號(hào)具有足夠的光功率；中心站能夠通過摻鉺光纖放大器放大上行光信號(hào)到適當(dāng)功率，以補(bǔ)償光信號(hào)在上行光纖鏈路中的傳輸損耗。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，所述全雙工鏈路的光纖傳輸鏈路上行鏈路和下行鏈路的信號(hào)均由常規(guī)的單模光纖傳輸，可以采用兩種實(shí)現(xiàn)方式 (1)有兩根獨(dú)立的單模光纖構(gòu)成，上行、下行信號(hào)分別在上行、下行鏈路光纖中傳輸； (2)有一根單模光纖構(gòu)成,上、下行信號(hào)在同一根光纖中傳輸，在中心站，通過光環(huán)型器將下行鏈路光信號(hào)耦合進(jìn)傳輸光纖，同時(shí)上行鏈路光信號(hào)耦合出來；在基站，通過光環(huán)型器將下行鏈路光信號(hào)耦合出傳輸光纖，同時(shí)上行鏈路光信號(hào)耦合進(jìn)傳輸光纖。
10. 一種基于PON/RoF的全雙工有線/無線混合接入系統(tǒng)，其特征在于，其包括系統(tǒng)由中心站、基站和中心站與基站間的傳輸鏈路構(gòu)成，其中中心站包括下行鏈路發(fā)射端、無線/有線上行鏈路接收端，基站包括下行鏈路無線/有線接入端和無線/有線上行鏈路發(fā)射端，中心站與基站間的傳輸鏈路包括上行鏈路和下行鏈路 下行鏈路發(fā)射端產(chǎn)生有線/無線接入融合光信號(hào)，主要器件包括激光器、鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器、馬赫-曾德干涉儀、偏振分束器、偏振合路器、偏振控制器和光耦合器；激光器產(chǎn)生中心頻率為&的連續(xù)激光，入射至鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器；頻率fKF的信號(hào)驅(qū)動(dòng)鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器調(diào)制產(chǎn)生兩個(gè)二階邊帶；馬赫-曾德干涉儀實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二階邊帶的分離；偏振分束器將其中一個(gè)二階邊帶分離為偏振正交的兩路，其中一路加載下行數(shù)據(jù)信息；偏振合路器耦合偏振正交的兩路光波；偏振控制器實(shí)現(xiàn)另一路二階邊帶與信號(hào)調(diào)制邊帶偏振方向平行；光耦合器完成包含兩個(gè)頻率成分不同偏振態(tài)的三路光波的耦合輸出；下行鏈路無線接入端將下行融合光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電毫米波信號(hào)并分離出上行光載波，主要器件包括偏振分束器、偏振控制器、光電轉(zhuǎn)換器和發(fā)射天線；偏振分束器實(shí)現(xiàn)偏振正交的4fKF*載毫米波和上行載波B2的分離；偏振控制器調(diào)整光毫米波信號(hào)的偏振方向；頻率不低于4fKF的光電轉(zhuǎn)換器完成光毫米波到電毫米波的轉(zhuǎn)換；天線實(shí)現(xiàn)電毫米波信號(hào)無線發(fā)射至用戶接收端； 下行鏈路有線接入端將下行融合光信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶電信號(hào)并分離出上行光載波，主要器件包括梳狀濾波器、偏振分束器和相干光接收機(jī)；梳狀濾波器分離得到同頻正交的BUB2支路和上行載波B3 ;偏振分束器將B1、B2偏振分離；相干光接收機(jī)由偏振控制器、四輸入口光hybrid和兩對(duì)平衡光電探測器構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)下行數(shù)據(jù)的相干解調(diào)； 無線接入上行鏈路發(fā)射端將上行的電毫米波信號(hào)加載到光波上，主要器件包括鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器和帶寬濾波器；鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器實(shí)現(xiàn)上行電毫米波信號(hào)單邊帶調(diào)制于中心站預(yù)留的上行載波中；濾波器將攜帶無線上行信息的邊帶濾出作為基站的輸出； 無線接入上行鏈路接收端接收上行的無線接入光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，主要器件包括光耦合器和光電轉(zhuǎn)換器；光耦合器實(shí)現(xiàn)中心站接收的調(diào)制信號(hào)與預(yù)留解調(diào)載波B4的耦合；低頻光電轉(zhuǎn)換器將耦合的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，完成無線上行信號(hào)的解調(diào)； 有線接入上行鏈路發(fā)射端將上行的有線接入信號(hào)加載到光波上，主要器件為鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器；鈮酸鋰馬赫-曾德調(diào)制器實(shí)現(xiàn)有線上行數(shù)據(jù)對(duì)上行載波的基帶調(diào)制，并作為基站的輸出信號(hào)； 有線接入上行鏈路接收端接收上行的有線接入光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，主要器件為相干光接收機(jī)；中心站接收到加載有線上行數(shù)據(jù)信號(hào)的載波，與預(yù)留解調(diào)載波B4共同入射至相干光接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)有線上行數(shù)據(jù)的相干解調(diào)； 中心站與基站間的傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)上下行光信號(hào)的有效傳輸，主要包括標(biāo)準(zhǔn)單模光纖和實(shí)現(xiàn)光信 號(hào)放大和損耗補(bǔ)償?shù)膿姐s光纖放大器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于PON/RoF的全雙工有線/無線混合接入方法和系統(tǒng)。射頻本振通過光調(diào)制器調(diào)制光波產(chǎn)生兩個(gè)邊帶，一個(gè)邊帶偏振分離為正交B1、B2支路，另一個(gè)邊帶分為B3、B4支路，B1承載下行數(shù)據(jù)信號(hào)，調(diào)整B3偏振與B1平行，B1、B2和B3耦合產(chǎn)生融合光信號(hào)，由光纖傳輸至基站，B4預(yù)留為上行鏈路信號(hào)解調(diào)的光本振?；緹o線接入方案通過偏振分束器分離得四倍頻的光毫米波信號(hào)和上行載波B2；有線接入方案通過波長間插光濾波器分離出同頻B1、B2支路和上行載波B3，B1與B2實(shí)現(xiàn)下行數(shù)據(jù)的相干解調(diào)。預(yù)留的上行光載波分別承載上行的有線或無線信號(hào)后由光纖傳輸至中心站并解調(diào)，完成全雙工RoF鏈路。
文檔編號(hào)H04B10/12GK102710333SQ20121023421
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者詹娛, 馬健新 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)