基于波分復用的帶內(nèi)全雙工光載無線通信系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及光通信及無線通信技術領域，具體地，涉及一種基于波分復用的帶內(nèi)全雙工光載無線通信系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著第四代移動通信網(wǎng)絡的商用，各種新穎的無線多媒體業(yè)務不斷應用，用戶對無線通信系統(tǒng)傳輸速率和傳輸容量的需求急劇增加，更好地利用和拓展有限的頻譜資源以及解決長距離大容量用戶接入成為亟待解決的問題。無線傳輸速率的提升需要提升頻譜效率、增大可用帶寬，或開發(fā)更高頻率的新頻段。提升頻譜效率，即開發(fā)更高階調制格式，然而這會增加成本。頻譜資源的緊張意味著增大可用帶寬的成本也很高。為更高效地利用日益緊張的無線頻譜資源，下一代移動通信系統(tǒng)對帶內(nèi)全雙工技術，即同時同頻全雙工技術提出了新的需求。與現(xiàn)有的頻分雙工(Frequency-Divis1n Duplex，F(xiàn)DD)或者時分雙工(Time-Divis1n Duplex，TDD)系統(tǒng)相比，帶內(nèi)全雙工系統(tǒng)(In-Band Full-Duplex, IBFD)在同一個頻率信道上實現(xiàn)用戶之間的實時雙向通信，將頻譜利用率增加了一倍，可以實現(xiàn)大密度、高效率的網(wǎng)絡接入。另一方面，基于光纖波分復用無源光網(wǎng)絡(Wavelength Divis1nMultiplexed Passive Optical Network,WDM-PON)架構的光載無線(Rad1 over Fiber,RoF)系統(tǒng)，因其傳輸容量大，成本低，傳輸距離長的優(yōu)勢，被廣泛地應用在接入網(wǎng)領域。WDM-RoF為每個遠端天線單元分配特定的波長，每個基于無源光網(wǎng)絡結構的WDM-RoF系統(tǒng)的網(wǎng)絡基礎設施可以被多個用戶共享，管理運營簡單，因而被認為是未來大容量光無線接入網(wǎng)的主流解決方案。
[0003]帶內(nèi)全雙工無線通信系統(tǒng)將不需要FDD或TDD模式在頻域或時域上單獨分離上、下行信道，可以在同一時刻以相同的頻率進行無線信號的收發(fā)，實現(xiàn)實時雙向無線通信。由于帶內(nèi)全雙工系統(tǒng)的發(fā)射天線與接收天線在物理位置上的接近，大功率的發(fā)射信號會被接收天線接收，對微弱功率的同頻段接收信號產(chǎn)生干擾，即同頻自干擾效應。自干擾效應會嚴重影響接收信號的質量，制約著帶內(nèi)全雙工技術優(yōu)勢的發(fā)揮，是全雙工通信發(fā)展的一大瓶頸技術。因此，實現(xiàn)帶內(nèi)全雙工通信的首要問題就是對同頻自干擾進行消除?；陔娮訉W方案的自干擾消除系統(tǒng)工作帶寬、工作頻段以及消除性能受電子元件性能限制。基于光學的自干擾消除技術將光學技術的優(yōu)勢應用到自干擾消除系統(tǒng)中，可以支持更高頻段的電信號在光域進行處理，從而實現(xiàn)自干擾消除系統(tǒng)對高頻段的擴展、在高傳輸帶寬下進行自干擾消除?，F(xiàn)有基于光學方案的自干擾消除技術中，一般使用馬赫曾德爾調制器、電吸收調制器等寬帶調制器對電信號進行調制。利用光器件的性質從接收到的信號中減去自身系統(tǒng)的發(fā)射信號部分，得到微弱的有用接收信號。這一過程需要復制自身系統(tǒng)的發(fā)射信號，并對其進行反相、延時和衰減以盡量完全將接收信號中的自干擾部分減去。
[0004]經(jīng)過現(xiàn)有文獻檢索發(fā)現(xiàn)，M.P.Chang等人在《IEEE MICROWAVE AND WIRELESSCOMPONENTS LETTER(電氣和電子工程師協(xié)會微波和無線器件快報)》(Vol.23 ,N0.2，2013)上發(fā)表了題為 “Optical analog self-1nterference cancellat1n using electro-absorpt1n modulators”的文章，提出了一種光學自干擾消除方案，針對寬帶帶內(nèi)全雙工技術展開探索。該方案使用兩個電吸收調制激光器(EAM)以及一個平衡光電探測器(BPD)，利用平衡光電探測器兩路光電流相減的原理，將調制到光載波上的自干擾信號除去，并通過平衡光電探測器恢復出所需的電信號。這一方案獲得了相對電學方案較高頻段的自干擾信號消除，文獻中報告了 900MHz頻段以及2.4GHz頻段的獲得40MHz帶寬約40dB的抑制比。由于在平衡接收之前需要經(jīng)過兩路光路傳輸，而WDM-ROF系統(tǒng)中，每個遠端天線單元僅對應遠端節(jié)點中陣列波導光柵的一個端口，所以使用平衡光電接收機的方案不適用于WDM-ROF系統(tǒng)。
[0005]又經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，Qi Zhou1Hanlin Feng等人于2014年在《Optics Letters(光學快報)》(Vo I.39，N0.22，20 14 )上發(fā)表了題為 “Wi deband co-site interferencecancellat1n based on hybrid electrical and optical techniques，，的文章。該文章提出了基于光電混合的自干擾消除方案，該方案使用平衡-不平衡變換器(Baiun)對復制的發(fā)射信號進行電學反相，使用了兩個電吸收調制激光器(EAM)以將電信號調制到光載波上，其中EAM I調制接收到的有用信號以及噪聲，EAM 2調制前級BaIun輸出的已反相的參考信號。調制好的信號分別經(jīng)上下兩分支光路傳輸并耦合后，送入光電接收機PD中進行光電轉換。其中下分支光路對信號進行衰減和延時，以對準并消除上分支光路中的干擾信號。衰減和延遲都需要精確調整以獲得最大化的干擾抑制比。實驗獲得了 220MHz帶寬內(nèi)的45dB抑制比以及1MHz窄帶寬內(nèi)57dB的抑制比，對于寬帶5.5GHz信號仍可獲得30dB的抑制比。該方案受限于電吸收調制器的調制帶寬，對于WDM-RoF系統(tǒng)而言，希望獲得更高頻段的頻譜資源。
[0006]本發(fā)明引用專利申請?zhí)枮?201510590805.0，發(fā)明名稱為“帶內(nèi)全雙工無線通信系統(tǒng)的同頻自干擾消除系統(tǒng)及方法”中提出的自干擾消除系統(tǒng)，利用雙驅動馬赫曾德爾調制器、壓控增益微波放大器對干擾信號進行消除，相干性佳，得到較好的抑制帶寬和抑制比性會K。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于波分復用的帶內(nèi)全雙工光載無線通信系統(tǒng)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明提供的基于波分復用的帶內(nèi)全雙工光載無線通信系統(tǒng)，包括:中心局點、遠端節(jié)點、遠端天線單元、用戶端，其中，所述遠端天線單元、用戶端中均設有自干擾消除模塊，所述中心局點通過饋線光纖連接至遠端節(jié)點一端，所述遠端節(jié)點另一端通過N個分布式光纖分別連接至N個對應的遠端天線單元，其中N為大于零的自然數(shù)，所述遠端天線單元通過無線信道與用戶端進行數(shù)據(jù)通信。
[0009]優(yōu)選地，所述自干擾消除模塊配置在遠端天線單元及用戶端接收天線的后級。
[0010]優(yōu)選地，遠端天線單元與用戶端使用同頻帶射頻信號進行帶內(nèi)全雙工無線通信。
[0011]優(yōu)選地，所述中心局點包括:N個發(fā)射機、N個接收機、第一陣列波導光柵；
[0012]-所述接收機用于接收上行光載無線信號，處理后恢復出基帶信號；
[0013]-所述發(fā)射機用于產(chǎn)生下行射頻信號，調制到光載波后利用下行光纖傳輸；
[0014]-所述第一陣列波導光柵用于對各個用戶對應的接收機和發(fā)射機進行下行波分復用與上行波分解復用。
[0015]優(yōu)選地，所述遠端節(jié)點包括:第二陣列波導光柵，所述第二陣列波導光柵通過饋線光纖與中心局點相連，用于實現(xiàn)無源上行波分復用與下行波分解復用。
[0016]優(yōu)選地，所述遠端天線單元包括:光電探測器、功放、發(fā)射天線與接收天線；
[0017]-所述光電探測器用于解調下行光載無線信號；
[0018]-所述功放用于對射頻信號進行功率放大；
[0019]-所述發(fā)射天線用于發(fā)射下行射頻信號；
[0020]-所述接收天線用于接收帶內(nèi)上行射頻信號；
[0021]-所述自干擾消除模塊用于消除上行信號中的下行自干擾信號，恢復出有用的上行信號，并調制到光載波上進行上行光載無線傳輸。
[0022]優(yōu)選地，所述用戶端包括:發(fā)射天線、接收天線、自干擾消除模塊、射頻及基帶單元；
[0023]-所述發(fā)射天線用于發(fā)射上行射頻信號；
[0024]-所述接收天線用于接收帶內(nèi)下行射頻信號；