專利名稱：基于毫米波發(fā)生器實現(xiàn)光纖無線系統(tǒng)上下行鏈路波長再用的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光纖無線通信和微波光子技術，適用于光纖-無線通信系統(tǒng)、微 波光子、光纖傳感、光纖通信、移動蜂窩通信以及雷達等領域。
背景技術：
目前移動通信的發(fā)展極為迅猛，隨著國際上3G移動通信技術的實用化，移 動無線接入正向著寬帶寬、高速接入的方向發(fā)展。然而，隨著移動通信的迅猛 發(fā)展，無線頻譜資源缺乏的局限也越來越突出。但是集中了大多數(shù)業(yè)務的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)境對無線信號由于 吸收和反射所引起的損耗也會隨著信號頻率的增加而增加。
為了解決以上頻率資源匱乏等問題，提出了光纖無線通信(ROF: Radio Over Fiber)技術。在光纖無線通信系統(tǒng)中，用光纖通信代替?zhèn)鹘y(tǒng)無線通信中從中心 站(CS， Central Station )到基站(BS， Base Station )的一段微波傳輸，中心站通過 光纖與多個功能簡單的基站相連。所有的處理功能，包括調制解調、編解碼、
路由等在中心站完成，基站的主要功能是實現(xiàn)光信號和微波信號的轉換。在中 心站，基帶電信號經(jīng)過電調制器調制到毫米波發(fā)生器產(chǎn)生的毫米波上，再送入 光調制器，將該復合電信號調制到從毫米波發(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 信號需要在基站調制，需要一個激光光源，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所公開的技術方案采用的雙邊帶調制，沒有 解決傳輸過程中的色散所致衰減問題，致使傳輸距離很短，信號速率很低。由全雙工通信Radio-Over-Fiber中光毫米波產(chǎn)生和波長重用方法和系統(tǒng)。公開號 CN 101001126A，申請?zhí)?00610032045.2所公開的技術方案采用的中心站結 構中使用了光載波抑制(OCS)技術，再使用交叉復用器分離邊帶邊模的方法 獲得上下行鏈路的再用波長，這樣就增加了中心站的光調制器數(shù)量，使得系統(tǒng) 結構復雜，而光調制器是非常昂貴的，這種方案也就增加了系統(tǒng)造價。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，波長再用技術中存在的系統(tǒng)成本高、色散 所致衰減、系統(tǒng)結構復雜問題。
本發(fā)明的技術方案
基于毫米波發(fā)生器實現(xiàn)光纖無線系統(tǒng)上下行鏈路波長再用的系統(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上行鏈路再用波長傳輸光纖 與基站外調制器相連；
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制器相連；
中心站外調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、毫米波信號的頻率為10 G//z~1000 G他。 第五光纖光柵的中心波長等于第四光纖光柵的中心波長加/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 等于第三光纖光柵的中心波長加/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)生器實現(xiàn)光纖無線系統(tǒng)上下行鏈路波長再 用的系統(tǒng)，充分利用光纖光柵的波長選擇特性，在毫米波發(fā)生器中，第一光纖 光柵通過第三光環(huán)形器接第三光纖光柵，第二光纖光柵通過第四光環(huán)形器接第 四光纖光柵，取得上下行鏈路所用的光載波，實現(xiàn)了光載波的再利用；節(jié)省了 基站的激光器，簡化系統(tǒng)結構，節(jié)省成本；同時利用第五光纖光柵、第六光纖 光柵濾除了中心站、基站處調制信號的一個邊帶，實現(xiàn)了調制信號的單邊帶傳輸，解決了雙邊帶信號在光纖中傳輸所存在的色散所致衰減問題，大大增加了 傳輸距離。同時節(jié)省了中心站所需的光調制器的數(shù)目，簡化了系統(tǒng)結構，降低 了系統(tǒng)造價。
圖1為一種基于雙光纖光柵結構的微波、毫米波發(fā)生裝置。
圖2為基于毫米波發(fā)生器實現(xiàn)光纖無線系統(tǒng)上下行鏈路波長再用的系統(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l、電調制器2、上行鏈路光接收機3、 中心站外調制器80、下行鏈路傳輸光纖4、上行鏈路再用波長傳輸光纖5、下行 鏈路光電接收機6、全雙工天線接收發(fā)射開關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、基站外調制器8K毫米 波發(fā)生器90、基站9K中心站92。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
如圖2，所述的基于毫米波發(fā)生器實現(xiàn)光纖無線系統(tǒng)上下行鏈路波長再用的 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，申請?zhí)枮?200810025447.3的，名稱為"一種基于雙光纖光柵結構的微波、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?zhí)枮?00810025447.3的，名稱為"一種基于雙光纖光柵結構的微波、 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 一個分叉端連接第一光環(huán)形器40的第一端口 401、另一個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的兩個分叉端、光耦合器31的一字端經(jīng)高速光電探測器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、基帶信號發(fā)生器l、電調制 器2、中心站外調制器80、上行鏈路光接收機3構成的基礎上，高頻帶通濾波 器70的輸出端連接電調制器2;基帶信號發(fā)生器1連接電調制器2;第四光環(huán) 形器43的第三端口 433連接中心站外調制器80;電調制器2連接中心站外調制 器80;在中心站外調制器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6、全雙工天線接收發(fā)射開關 7、發(fā)射天線8、功率放大器77、基站外調制器81連接成的現(xiàn)有方案基礎上， 在基站外調制器81的輸出端連接第六光纖光柵55輸入端，構成本發(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輸出端通過下行鏈路傳輸光纖4與基站91的下行鏈路光 電接收機6連接；第三光環(huán)型器42的第三端口 423通過上行鏈路再用波長傳輸 光纖5與基站外調制器81連接。第六光纖光柵55輸出端通過上行鏈路傳輸光 纖9與上行鏈路光接收機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& =1553.007^，反射帶寬5, =15G/fe。 第二光纖光柵51中心波長^=1552.524,，反射帶寬52 = 15G/fe 。 第三光纖光柵52中心波長&=1552.524鵬，反射帶寬53 = 1G搶。 第四光纖光柵53中心波長A4 =1553.007 m，反射帶寬S,1G歷。 第五光纖光柵54中心波長A5 =(1553.007±0.48),，反射帶寬萬5 =60G/fe 。 第六光纖光柵55中心波長A6=(l552.524i0.48)wn，反射帶寬56 = 60G故。 經(jīng)過濾波器后產(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、毫米波信號的頻率大小范圍為IOG他到 IOOOG他。
基于毫米波發(fā)生器實現(xiàn)光纖無線系統(tǒng)上下行鏈路波長再用的系統(tǒng)的工作原
理
連續(xù)波激光器10產(chǎn)生的光載波信號經(jīng)過光隔離器20進入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)過第一光環(huán)形器40的403端口輸出到光耦合器31， 與經(jīng)過第二光環(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器60中進行差頻，第一和第二光纖光柵的中心波長頻率之差
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傳輸光纖5，作為基站外調制 器81的光載波，實現(xiàn)上行鏈路的波長再用；
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輸入到中心站外調制器80，實現(xiàn)下行鏈路的波長再用；
基帶信號發(fā)生器1經(jīng)過電調制器2被調制到高頻帶通濾波器70輸出的微波、 毫米波上，得到的調制有基帶信號的微波、毫米波信號經(jīng)過中心站外調制器80 被調制到第四光環(huán)型器43的第三端口 433輸出的再用光波上；得到的調制信號 輸入第五光纖光柵54輸入端，濾除一個邊帶得到單邊帶信號，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6經(jīng)光電轉換為電信號，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接收到的信號經(jīng)功率放大器77放大后輸入基站 外調制器81，由基站外調制器81調制到上行鏈路再用波長傳輸光纖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3。
權利要求
1. 基于毫米波發(fā)生器實現(xiàn)光纖無線系統(tǒng)上下行鏈路波長再用的系統(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通過上行鏈路再用波長傳輸光纖(5)與基站外調制器(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與中心站外調制器(80)相連；中心站外調制器(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)權利要求1所述的基于毫米波發(fā)生器實現(xiàn)光纖無線系統(tǒng)上下行鏈路 波長再用的系統(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 心波長頻率之差等于產(chǎn)生的微波、毫米波頻率。
3. 根據(jù)權利要求2所述的基于毫米波發(fā)生器實現(xiàn)光纖無線系統(tǒng)上下行鏈路 波長再用的系統(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)權利要求1所述的基于毫米波發(fā)生器實現(xiàn)光纖無線系統(tǒng)上下行鏈路 波長再用的系統(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 號的頻率為10 G//z~1000 G他。
5. 根據(jù)權利要求1所述的基于毫米波發(fā)生器實現(xiàn)光纖無線系統(tǒng)上下行鏈路 波長再用的系統(tǒng)，其特征在于，第五光纖光柵(54)的中心波長等于第四光纖 光柵(53)的中心波長加/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)中心波長等于第三光纖光柵(52)的中 心波長加/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線通信等領域，公開了一種基于毫米波發(fā)生器實現(xiàn)光纖無線系統(tǒng)上下行鏈路波長再用的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括中心站(92)、基站(91)及傳輸光纖。解決了波長再用中存在的系統(tǒng)成本高、色散所致衰減、系統(tǒng)結構復雜問題。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，實現(xiàn)了系統(tǒng)的波長再用。在基站外調制器(81)輸出端通過第六光纖光柵(55)、上行鏈路傳輸光纖(9)與中心站(92)相連；中心站(92)外調制器(80)輸出端通過第五光纖光柵(54)、下行鏈路傳輸光纖(4)與基站(91)相連，濾除調制信號的一個邊帶，解決了傳輸中的色散所致衰減問題。
文檔編號H04B10/12GK101420270SQ20081022679
公開日2009年4月29日 申請日期2008年11月25日 優(yōu)先權日2008年11月25日
發(fā)明者吳樹強, 寧提綱, 祁春慧, 麗 裴, 蘭 郭 申請人:北京交通大學