一种超高速光子射频信息融合传输系统的制作方法

本实用新型涉及新一代信息与通信技术领域，具体涉及一种超高速光子射频信息融合传输系统。

背景技术：

随着通信技术的高速发展，21世纪的信息社会对高于1Gbps的无线信息传输速率需求十分迫切，其核心技术是未来通信的发展方向。然而，无线电波频道在较低频段已太过拥挤，无法负荷10Gbps以上的网络，所以需要利用更高频的微波作为载波以实现高速数据传输。无线通讯技术从开始的2G发展到现在的3G和4G，传输速率也从最开始的100Kbps发展到现在的10Mbps和100Mbps，下一代无线通讯技术将会是5G/6G，其传输速率将超过1Gbps。未来5G/6G无线通信系统的关键就是如何实现超高速无线接入，要实现超高速无线接入，那就必须要在信源编码、信息处理方式、载波调制格式、载波载频选择、智能天线等技术上有新的发现和新的应用性突破。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型为了解决上述问题，提供一种低成本超高速光子射频信息融合传输系统。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案是：

一种超高速光子射频信息融合传输系统，包括：超高速光子射频信号发送机、标准单模光纤(SSMF)、超高速光子射频信号接收及2x2MIMO超高速无线发射设备、天线、2x2MIMO超高速无线接收设备、基站伪随机数字基带信号序列；所述基站伪随机数字基带信号序列输入端连接超高速光子射频信号发送机一端，超高速光子射频信号发送机另一输出端经标准单模光纤(SSMF)连接超高速光子射频信号接收及2x2MIMO超高速无线发射设备一端，超高速光子射频信号接收及2x2MIMO超高速无线发射设备输出两端输出双天线信号连接2x2MIMO超高速无线接收设备的两端输入双天线信号，其中，天线端口1与天线端口3和4通信连接，天线端口2与天线端口3和4通信连接，2x2MIMO超高速无线接收设备的另一端连接基站伪随机数字基带信号序列输出信号；所述基站伪随机数字基带信号序列输入后，经超高速光子射频信号发送机处理后的光子射频载波信号通过标准单模光纤(SSMF)传输到超高速光子射频信号接收及2x2MIMO超高速无线发射设备，经该设备信号处理变换，变换后的微波信号通过双天线发送到2x2MIMO超高速无线接收设备，在2x2MIMO超高速无线接收设备中对微波信号进行变频、滤波、数字处理后，基站伪随机数字基带信号序列输出。

作为进一步的技术方案，所述超高速光子射频信号发送机包括：超高速串并转换输出器、128QAM序列产生器、OFDM调制器、双路低通截止滤波器、空时编码器、射频正交幅度调制器(ROAM)、射频固定本地振荡源、非对称电信号分路器、窄线宽连续光波激光器、双通道LN-MZ调制器、光学偏振分束器、光学偏振合束器；所述基站伪随机数字基带信号序列输入连接超高速串并转换输出器一端，超高速串并转换输出器另一端分两路信号输出，超高速串并转换输出器输出的第一路信号先连接第一128QAM序列产生器一端，第一128QAM序列产生器另一端分两路信号分别连接第一OFDM调制器的一端，第一OFDM调制器的另一端分两路信号分别连接第一双路低通截止滤波器的一端，第一双路低通截止滤波器的另一端分两路信号分别连接第一空时编码器的一端，第一空时编码器的另一端分两路信号分别连接第一射频正交幅度调制器(ROAM)的一端，第一射频正交幅度调制器(ROAM)的另一端连接第一非对称电信号分路器的一端，第一非对称电信号分路器的另一端分两路信号分别连接第一双通道LN-MZ调制器的一端，第一双通道LN-MZ调制器的另一端连接第一光学偏振合束器的一端，超高速串并转换输出器输出的第二路信号先连接第二128QAM序列产生器一端，第二128QAM序列产生器另一端分两路信号分别连接第二OFDM调制器的一端，第二OFDM调制器的另一端分两路信号分别连接第二双路低通截止滤波器的一端，第二双路低通截止滤波器的另一端分两路信号分别连接第二空时编码器的一端，第二空时编码器的另一端分两路信号分别连接第二射频正交幅度调制器(ROAM)的一端，第二射频正交幅度调制器(ROAM)的另一端连接第二非对称电信号分路器的一端，第二非对称电信号分路器的另一端分两路信号分别连接第二双通道LN-MZ调制器的一端，第二双通道LN-MZ调制器的另一端连接第二光学偏振合束器的一端，其中，第一空时编码器与第一空时编码器的时间是一致的，射频固定本地振荡源分别连接第一射频正交幅度调制器(ROAM)和第二射频正交幅度调制器(ROAM)，窄线宽连续光波激光器一端连接光学偏振分束器一端，光学偏振分束器另一端分两路信号分别连接第一双通道LN-MZ调制器和第二双通道LN-MZ调制器；所述基站伪随机数字基带信号序列经超高速串并转换输出器分离出两路处理方式一样的并行基带数字序列信号，分离后的基带数字序列信号先后通过128QAM序列产生器，OFDM调制器，双路低通截止滤波器，空时编码器，射频正交幅度调制器后，再经非对称电信号分路器分路，分路后的两路电信号通过双通道LN-MZ调制器调制由窄线宽连续光波激光器经光学偏振分束器分离出来的偏振激光光波，两路已调制后的光子射频载波信号再经光学偏振合束器合路，然后输出光子射频信号；所述的两个空时编码器在时间上保持严格同步，所述的两个射频正交幅度调制器共用一个射频固定本地振荡源。

作为进一步的技术方案，所述超高速光子射频信号接收及2x2MIMO超高速无线发射设备包括：光电直接探测器、带外杂散抑制滤波器、射频功率放大器；所述光子射频信号输入第一光学偏振分束器，窄线宽连续光波激光器一端连接第二光学偏振分束器，第一光学偏振分束器和第二光学偏振分束器分两路信号，第一光学偏振分束器一路连接第一光学偏振合束器，第二光学偏振分束器一路连接第二光学偏振合束器，第一光学偏振分束器另一路与第二光学偏振分束器另一路相连接后分别与第一光学偏振合束器和第二光学偏振合束器通信连接，第一光学偏振合束器和第二光学偏振合束器另一端分别与第一光电直接探测器和第二光电直接探测器一端通信连接，第一光电直接探测器和第二光电直接探测器另一端分别与第一带外杂散抑制滤波器和第二带外杂散抑制滤波器的一端通信连接，第一带外杂散抑制滤波器和第二带外杂散抑制滤波器的另一端分别与第一射频功率放大器和第二射频功率放大器的一端通信连接；所述光子射频信号输入到光学偏振分束器后输出两路偏振光，另一个光学偏振分束器也经窄线宽连续光波激光器分离出来两路偏振光，此两对偏振光再由经两个偏振合束器进行交叉耦合，输出两路处理方式相同的光子射频载波信号，光子射频载波信号先后通过光电直接探测器，带外杂散抑制滤波器，射频功率放大器，最后通过天线把微波信号发射到自由空间中去。

作为进一步的技术方案，所述2x2MIMO超高速无线接收设备包括：双通道带外杂散抑制滤波器、射频正交幅度解调器、空时解码器、OFDM解调器、128QAM序列解码器、超高速并串转换输出器；所述双通道带外杂散抑制滤波器分别连接第一射频正交幅度解调器和第二射频正交幅度解调器的一端，第一射频正交幅度解调器和第二射频正交幅度解调器的另一端分两路信号分别连接第一空时解码器和第二空时解码器的一端，第一空时解码器和第二空时解码器的另一端分两路信号分别连接第一OFDM解调器和第二OFDM解调器的一端，第一OFDM解调器和第二OFDM解调器的另一端分两路信号分别连接第一128QAM序列解码器和第二128QAM序列解码器的一端，第一128QAM序列解码器和第二128QAM序列解码器的另一端连接超高速并串转换输出器，其中，射频固定本地振荡源分别连接第一射频正交幅度解调器和第二射频正交幅度解调器，第一空时解码器和第二空时解码器的的时间保持一致；所述光子射频载波信号通过天线从自由空间中接到双通道带外杂散抑制滤波器，通过双通道带外杂散抑制滤波器滤波后输出两路处理方式相同的射频信号，射频信号先后通过射频正交幅度解调器，空时解码器，OFDM解调器，128QAM序列解码器解码，最后进入超高速并串转换输出器输出基站伪随机数字基带信号；所述两个时空解码器在时间上要保持严格同步，所述两个射频正交幅度解调器共用一个射频固定本地振荡源。

根据上述方案，本实用新型的有益效果为：通过在信源编码、信息处理方式、载波调制格式、载波载频选择、智能天线等技术上进行设计和整合，实现了超高速无线接入，提供的一种未来高速无线局域网低成本系统接入解决方案，是一种低成本超高速光子射频信息融合传输系统。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种超高速光子射频信息融合传输系统图示意图；

图2为本实用新型提供的超高速光子射频信号发送机架构图示意图；

图3为本实用新型提供的超高速光子射频信号接收及2x2MIMO超高速无线发射设备架构图示意图；

图4为本实用新型提供的2x2MIMO超高速无线接收设备架构图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现的目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以详细说明。

如图1所示，本实用新型提供一种超高速光子射频信息融合传输系统，包括：超高速光子射频信号发送机、标准单模光纤(SSMF)、超高速光子射频信号接收及2x2MIMO超高速无线发射设备、天线、2x2MIMO超高速无线接收设备、基站伪随机数字基带信号序列；所述基站伪随机数字基带信号序列输入端连接超高速光子射频信号发送机一端，超高速光子射频信号发送机另一输出端经标准单模光纤(SSMF)连接超高速光子射频信号接收及2x2MIMO超高速无线发射设备一端，超高速光子射频信号接收及2x2MIMO超高速无线发射设备输出两端输出双天线信号连接2x2MIMO超高速无线接收设备的两端输入双天线信号，其中，天线端口1与天线端口3和4通信连接，天线端口2与天线端口3和4通信连接，2x2MIMO超高速无线接收设备的另一端连接基站伪随机数字基带信号序列输出信号；所述基站伪随机数字基带信号序列输入后，经超高速光子射频信号发送机处理后的光子射频载波信号通过标准单模光纤(SSMF)传输到超高速光子射频信号接收及2x2MIMO超高速无线发射设备，经该设备信号处理变换，变换后的微波信号通过双天线发送到2x2MIMO超高速无线接收设备，在2x2MIMO超高速无线接收设备中对微波信号进行变频、滤波、数字处理后，基站伪随机数字基带信号序列输出。

如图2所示，所述超高速光子射频信号发送机包括：超高速串并转换输出器、128QAM序列产生器、OFDM调制器、双路低通截止滤波器、空时编码器、射频正交幅度调制器(ROAM)、射频固定本地振荡源、非对称电信号分路器、窄线宽连续光波激光器、双通道LN-MZ调制器、光学偏振分束器、光学偏振合束器；所述基站伪随机数字基带信号序列输入连接超高速串并转换输出器一端，超高速串并转换输出器另一端分两路信号输出，超高速串并转换输出器输出的第一路信号先连接第一128QAM序列产生器一端，第一128QAM序列产生器另一端分两路信号分别连接第一OFDM调制器的一端，第一OFDM调制器的另一端分两路信号分别连接第一双路低通截止滤波器的一端，第一双路低通截止滤波器的另一端分两路信号分别连接第一空时编码器的一端，第一空时编码器的另一端分两路信号分别连接第一射频正交幅度调制器(ROAM)的一端，第一射频正交幅度调制器(ROAM)的另一端连接第一非对称电信号分路器的一端，第一非对称电信号分路器的另一端分两路信号分别连接第一双通道LN-MZ调制器的一端，第一双通道LN-MZ调制器的另一端连接第一光学偏振合束器的一端，超高速串并转换输出器输出的第二路信号先连接第二128QAM序列产生器一端，第二128QAM序列产生器另一端分两路信号分别连接第二OFDM调制器的一端，第二OFDM调制器的另一端分两路信号分别连接第二双路低通截止滤波器的一端，第二双路低通截止滤波器的另一端分两路信号分别连接第二空时编码器的一端，第二空时编码器的另一端分两路信号分别连接第二射频正交幅度调制器(ROAM)的一端，第二射频正交幅度调制器(ROAM)的另一端连接第二非对称电信号分路器的一端，第二非对称电信号分路器的另一端分两路信号分别连接第二双通道LN-MZ调制器的一端，第二双通道LN-MZ调制器的另一端连接第二光学偏振合束器的一端，其中，第一空时编码器与第一空时编码器的时间是一致的，射频固定本地振荡源分别连接第一射频正交幅度调制器(ROAM)和第二射频正交幅度调制器(ROAM)，窄线宽连续光波激光器一端连接光学偏振分束器一端，光学偏振分束器另一端分两路信号分别连接第一双通道LN-MZ调制器和第二双通道LN-MZ调制器；所述基站伪随机数字基带信号序列经超高速串并转换输出器分离出两路处理方式一样的并行基带数字序列信号，分离后的基带数字序列信号先后通过128QAM序列产生器，OFDM调制器，双路低通截止滤波器，空时编码器，射频正交幅度调制器后，再经非对称电信号分路器分路，分路后的两路电信号通过双通道LN-MZ调制器调制由窄线宽连续光波激光器经光学偏振分束器分离出来的偏振激光光波，两路已调制后的光子射频载波信号再经光学偏振合束器合路，然后输出光子射频信号；所述的两个空时编码器在时间上保持严格同步，所述的两个射频正交幅度调制器共用一个射频固定本地振荡源。

如图3所示，所述超高速光子射频信号接收及2x2MIMO超高速无线发射设备包括：光电直接探测器、带外杂散抑制滤波器、射频功率放大器；所述光子射频信号输入第一光学偏振分束器，窄线宽连续光波激光器一端连接第二光学偏振分束器，第一光学偏振分束器和第二光学偏振分束器分两路信号，第一光学偏振分束器一路连接第一光学偏振合束器，第二光学偏振分束器一路连接第二光学偏振合束器，第一光学偏振分束器另一路与第二光学偏振分束器另一路相连接后分别与第一光学偏振合束器和第二光学偏振合束器通信连接，第一光学偏振合束器和第二光学偏振合束器另一端分别与第一光电直接探测器和第二光电直接探测器一端通信连接，第一光电直接探测器和第二光电直接探测器另一端分别与第一带外杂散抑制滤波器和第二带外杂散抑制滤波器的一端通信连接，第一带外杂散抑制滤波器和第二带外杂散抑制滤波器的另一端分别与第一射频功率放大器和第二射频功率放大器的一端通信连接；所述光子射频信号输入到光学偏振分束器后输出两路偏振光，另一个光学偏振分束器也经窄线宽连续光波激光器分离出来两路偏振光，此两对偏振光再由经两个偏振合束器进行交叉耦合，输出两路处理方式相同的光子射频载波信号，光子射频载波信号先后通过光电直接探测器，带外杂散抑制滤波器，射频功率放大器，最后通过天线把微波信号发射到自由空间中去。

如图4所示，所述2x2MIMO超高速无线接收设备包括：双通道带外杂散抑制滤波器、射频正交幅度解调器、空时解码器、OFDM解调器、128QAM序列解码器、超高速并串转换输出器；所述双通道带外杂散抑制滤波器分别连接第一射频正交幅度解调器和第二射频正交幅度解调器的一端，第一射频正交幅度解调器和第二射频正交幅度解调器的另一端分两路信号分别连接第一空时解码器和第二空时解码器的一端，第一空时解码器和第二空时解码器的另一端分两路信号分别连接第一OFDM解调器和第二OFDM解调器的一端，第一OFDM解调器和第二OFDM解调器的另一端分两路信号分别连接第一128QAM序列解码器和第二128QAM序列解码器的一端，第一128QAM序列解码器和第二128QAM序列解码器的另一端连接超高速并串转换输出器，其中，射频固定本地振荡源分别连接第一射频正交幅度解调器和第二射频正交幅度解调器，第一空时解码器和第二空时解码器的的时间保持一致；所述光子射频载波信号通过天线从自由空间中接到双通道带外杂散抑制滤波器，通过双通道带外杂散抑制滤波器滤波后输出两路处理方式相同的射频信号，射频信号先后通过射频正交幅度解调器，空时解码器，OFDM解调器，128QAM序列解码器解码，最后进入超高速并串转换输出器输出基站伪随机数字基带信号；所述两个时空解码器在时间上要保持严格同步，所述两个射频正交幅度解调器共用一个射频固定本地振荡源。

上述所有实施例中，各器件与模块关键参数设计如下：

(1)128QAM序列产生器

两个相同QAM序列产生器，在时间序列上保持严格同步，每个符号占用7位，即是2^7＝128种变化，即128QAM。每个128QAM序列产生器输出Q和I两路多进制信号，每个128QAM序列产生器对串并转换后的两路数字基带信号经行重新编码，生成两路128QAM编码型序列，每个128QAM序列产生器其Bitspersymbol值都为7。

(2)128QAM序列解码器

两个相同QAM序列解码器，在时间序列上保持严格同步，每个符号占用7位，即是2^7＝128种变化，即128QAM。每个128QAM序列解码器输入Q和I两路多进制信号，每个128QAM序列解码器其Bitspersymbol值都为7。其原理设计方法与128QAM序列产生器的过程互逆。

(3)OFDM调制和双路低通截止滤波器

两个OFDM调制滤波器，在时间序列上保持严格同步，其每路OFDM调制过程设计方法及参数设计相同。例如第一路OFDM调制滤波器，其数据OFDM调制滤波变换处理过程：基带数据输入——>串并转换——>逆傅里叶变换——>添加冗余前缀——>并串转换——>数模转换——>滤波整形——>Q和I信号输出；每个OFDM调制滤波器参数设计为:512个子载波，256个位置阵列，1024个傅里叶变换点，冗余前缀点为0。两个双路低通截止滤波器截止频率均为31GHz。

(4)OFDM解调器

两个OFDM解调器滤波器，在时间序列上保持严格同步，其每路OFDM解调滤波过程设计方法及参数设计相同。例如第一路OFDM解调滤波器，其数据OFDM解调滤波变换处理过程：Q和I信号输入——>滤波整形——>模数转换——>串并转换——>添加冗余前缀——>傅里叶变换——>并串转换——>基带数据输出；每个OFDM解调滤波器参数设计为:参考速率是(50/2)Gbit/s，即参考速率为25Gbit/s，512个子载波，256个位置阵列，1024个傅里叶变换点，冗余前缀点为0。

(5)射频正交幅度调制器

两个正交幅度调制器，在时间序列上保持严格同步，每一路都对其前端空时编码器输出的重新编号后的Q/I信号进行射频正交幅度调制。其每路射频正交幅度调制过程及参数设计都相同。每路正交幅度调制器参数设计都为：射频载波调制频率7.5GHz，相位为205度。

(6)射频正交幅度解调器

两个射频正交幅度解调器，在时间序列上保持严格同步，每一路都对其前端双通道带外杂散抑制滤波器输出的电信号进行解调处理。其每路射频正交幅度解调过程及参数设计都相同。每路射频正交幅度解调器参数设计都为：射频载波解调频率7.5GHz，相位为0度。

(7)窄线宽连续光波激光器

两个窄线宽连续光波激光器，其中心波长均为1550nm、发射功率为3dBm、激光线宽为10MHz、初相位为0度。

(8)光学偏振分束器和光学偏振合束器

器件角度都为0^0。

(9)双通道LN-MZ调制器

两个双通道LN-MZ调制器，其消光比为40dB、切换偏置电压为3V、切换射频电压为3V、插入损耗为5dB、偏置电压V1和V2都为0V。

(10)光电直接探测器

响应度为1A/W、暗电流为10nA、调制带宽为2GHz。

(11)SSMF

参考波长为1550nm、光纤长度为20公里、衰减系数为0.2dB/Km、色散系数为16.75ps/nm/Km。

(12)带外杂散抑制滤波

两个带外杂散抑制滤波，其截止频率为40GHz、额外插入损耗为0.2dB、滤波深度为90dB。

(13)非对称电信号分路器

两个非对称电信号分路器，其功分比均为1：1.12、额外插入损耗为0.1dB。

上述仅对本实用新型中的具体实施例加以说明，仅为本申请的较佳实施例以及对所应用的技术原理的说明，本申请中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其他技术方案。凡是依据本实用新型中的设计精神所作出的等效变化或修改或等比例放大或缩小等，均应认为落入本实用新型的保护范围。