一种时分双工光载无线传输系统的制作方法

本发明涉及网络通信领域，更具体的，涉及一种时分双工光载无线传输系统。

背景技术：

随着通信技术的飞速发展，wifi与移动通信的覆盖范围越来越广，由于基站的建设成本巨大，复杂度高不易维护，光载无线技术应运而生。光载无线系统利用光纤传输距离远、衰减小、抗干扰性能好等优点，实现远距离传输；同时，其远端节点只需完成功率放大、光/电转换、电/光转换功能，功能和结构较为简单，能有效地降低成本和维护难度，提高系统的可靠性。

当光载无线技术应用于时分双工传输模式时，其上下行链路工作在同一频率，通过分配不同的时隙来进行收发操作。如果上下行链路间的隔离度不够，上行链路与下行链路容易形成环路，上行(或下行)链路中的信号通过环路重新回到上行(或下行)链路，经过放大器放大后对原链路中的信号造成干扰；此外，经过下行链路远端节点功率放大器的信号易泄露到上行链路中，从而导致上行链路中的低噪声放大器因输入功率过大而损坏。

光载无线系统和移动通信系统通常采用集成单刀双掷开关或无源的铁氧体环行器进行收发电路的切换工作和实现上下行链路的隔离。前者需要附加控制电路，用以判断信号的上下行，增加了远端单元结构的复杂度，而且若采用高隔离度开关会导致成本增加；后者电路简单，但其隔离度有限，体积大，价格也相对较高。此外，额外引入衰减器和放大器也被用于提高链路的隔离度，该方式增加了电路的复杂度和成本，降低了远端单元的可靠性。

如何提高时分双工光载无线系统中上下行链路间的隔离度，同时进一步提高远端节点的可靠性和降低远端单元的维护难度，以及减少系统成本，是亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明为了解决时分双工光载无线系统中上下行链路间的隔离度小以及维护难度大的问题，提供了一种时分双工光载无线传输系统，其能提高时分双工光载无线系统中上下行链路间的隔离度，提高远端节点的可靠性和降低远端单元的维护难度。

为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：一种时分双工光载无线传输系统，包括用于时分双工模式信号接入的接入点、近端光模块、远端光模块、用于在近端光模块和远端光模块之间传输光信号的模拟光纤线路、用于收发时分双工模式信号的天线；

所述近端光模块用于实现下行光链路的控制和上下行信号的分配传输，实现下行电信号的电光转换和上行光信号的光电转换；

所述远端光模块用于与近端光模块配合实现上行链路的控制和上下行信号的分配传输，实现下行光信号的光电转换和上行电信号的电光转换，以及实现射频信号的放大处理。

优选地，所述近端光模块包括近端信号控制模块、用于进行上下行信号分配的近端开关、用于将近端开关输出的下行信号由电信号形式转换成光信号的近端激光器、用于将由模拟光纤线路传输的上行信号由光信号形式转换成电信号的近端探测器；所述模拟光纤线路包括上行链路的模拟光纤线路和下行链路的模拟光纤线路；

所述近端信号控制模块的一端外接用于时分双工模式信号接入的接入点，近端信号控制模块的另一端通过近端开关分别与近端激光器的输入端、近端探测器的输出端连接；所述近端信号控制模块输出两路控制信号，一路用于控制近端开关，一路用于控制近端激光器；所述近端激光器的输出端通过下行链路的模拟光纤线路与远端光模块连接；所述近端探测器的输入端通过上行链路的模拟光纤线路与远端光模块。

进一步地，所述近端信号控制模块包括耦合器、检波器、近端比较器、近端光功率恒定电路；所述接入点、耦合器、检波器、近端比较器、近端光功率恒定电路、近端激光器依次电连接，所述近端开关分别与耦合器和近端比较器电连接；

所述耦合器，用于将输入的射频信号进行分路，由直通端输出的信号加载至近端开关，耦合器的输出信号用于电压检测；

所述检波器，用于对所述耦合器的耦合端输出的信号进行检波，将该信号从交流电信号转化成直流电信号；

所述近端比较器，用于将所述检波器输出的直流电信号的电压大小与比较器内设电压进行比较，产生检测信号；

所述近端光功率恒定电路，根据近端比较器产生的检测信号，控制近端激光器的工作状态，同时稳定激光器的光功率。

优选地，所述远端光模块包括远端探测器、远端信号控制模块、远端激光器、功率放大器、低噪声放大器、远端开关；

所述模拟光纤线路包括上行链路的模拟光纤线路和下行链路的模拟光纤线路，所述远端探测器的输入端通过下行链路的模拟光纤线路与近端光模块的输出端连接，远端探测器的输出端通过功率放大器与远端开关连接；所述远端探测器用于将模拟光纤线路传输的下行信号由光信号形式转换成电信号；

所述远端开关外接天线，同时分别与功率放大器的输出端、低噪声放大器的输入端连接；所述远端开关用于进行信号上下行的交换；

所述低噪声放大器的输出端与远端激光器的输入端连接，用于对远端开关输出的上行信号进行放大；

所述远端激光器的输出端通过上行链路的模拟光纤线路与近端光模块的输入端连接，所述远端激光器用于将由电信号形式上行信号转换成光信号；

所述远端信号控制模块的检测端用于接远端探测器，同时输出两路控制信号端，一端用于控制远端开关，另一端用于控制远端激光器；所述远端信号控制模块用于配合近端光模块，判断信号上下行、控制上行光链路的通断，以及控制远端开关的导通方向。

进一步地，所述远端信号控制模块包括指示灯电路、远端比较器、远端光功率恒定电路；所述远端探测器、指示灯电路、远端比较器、远端光功率恒定电路、远端激光器依次电连接，所述远端开关与远端比较器连接；

所述指示灯电路连接远端探测器，根据探测器的工作状态，输出相应的电压信号，同时指示远端探测器是否接收到光信号；

所述远端比较器用于接收所述指示灯电路提供的电压信号，将其与远端比较器的内设电压进行比较，并产生控制电压控制所述远端光功率恒定电路和远端开关；

所述远端光功率恒定电路根据比较器产生的检测信号，控制远端激光器的工作状态，同时稳定远端激光器的光功率。

进一步地，所述指示灯电路包括npn三极管q1、q2，电阻r1、r2、r3、r4，发光二极管led；

所述远端探测器与npn三极管q1的基极连接，npn三极管q1的发射极通过电阻r2接地，npn三极管q1的集电极通过电阻r1接vcc，同时npn三极管q1的集电极与npn三极管q2的基极连接；

所述npn三极管q2的发射极通过电阻r4接地，npn三极管q2的集电极与发光二极管led的负极连接；所述发光二极管led的正极通过电阻r3与vcc连接；

所述远端比较器的输入端接在npn三极管q2的基极与npn三极管q1的集电极之间。

优选地，所述近端信号控制模块、近端激光器、近端开关、远端探测器、远端信号控制模块、远端激光器、远端开关组成上下行光链路的控制通路。

进一步地，所述近端开关、远端开关均采用射频开关。

进一步地，当光纤链路处于发射状态时，近端光模块中的近端激光器有光信号输出；所述远端信号控制模块检测到远端探测器接收到光信号，远端信号控制模块控制远端开关接通功率放大器，即下行链路导通；同时远端信号控制模块控制远端激光器，使其无光信号输出，上行光链路断开。

进一步地，当光纤链路处于接收状态时，近端光模块中的近端激光器无光信号输出，即下行链路断开；当远端探测器未接收到光信号时，远端信号控制模块控制远端激光器输出光信号，同时控制远端开关接通低噪声放大器，上行光链路导通。

本发明的有益效果如下：本发明巧妙的设计近端信号控制模块、远端信号控制模块，通过近端信号控制模块、近端激光器、远端探测器、远端信号控制模块、远端激光器、远端开关组成上下行光链路的控制通路，从而控制上下行激光器的工作状态，解决了现有的光载无线系统中上下行链路间的隔离度有限的问题，同时远端节点得到简化，增加了远端节点的可靠性，降低了系统成本。

附图说明

图1是本发明时分双工光载无线传输系统的结构框图。

图2是图1中近端信号控制模块的结构框图。

图3是图1中远端信号控制模块的结构框图。

图4是图3中指示灯电路的原理电路图。

图5是图1中信号下行时控制信号的工作流程图。

图6是图1中信号上行时控制信号的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。

实施例1

如图1所示，一种时分双工光载无线传输系统，包括用于时分双工模式信号接入的接入点100、近端光模块101、远端光模块103、用于在近端光模块和远端光模块之间传输光信号的模拟光纤线路102、用于收发时分双工模式信号的天线104。

所述用于时分双工模式信号接入的接入点100外接wifi信号和td-lte4g信号。

所述近端光模块101用于实现下行光链路的控制和上下行信号的分配传输，实现下行电信号的电光转换和上行光信号的光电转换；

所述远端光模块103用于与近端光模块101配合实现上行链路的控制和上下行信号的分配传输，实现下行光信号的光电转换和上行电信号的电光转换，以及实现射频信号的放大处理。

所述模拟光纤线路102包括上行光纤线路、下行光纤线路。

本实施例所述近端光模块101包括近端信号控制模块111、用于进行上下行信号分配的近端开关112、用于将近端开关112输出的下行信号由电信号形式转换成光信号的近端激光器113、用于将由光纤传输的上行信号由光信号形式转换成电信号的近端探测器114；所述用于时分双工模式信号接入的接入点100的输出端与近端信号控制模块111的输入端连接；近端信号控制模块111输出两路控制信号，一路用于控制近端开关112，一路用于控制近端激光器113，所述近端控制模块111用于实现信号上行或下行的判断、下行光链路的通断控制；所述近端开关112有三个端口，端口1为输入端，端口2和端口3为输出端；近端信号控制模块111的输出端通过近端开关112分别与近端激光器113、近端探测器连接114；所述的近端开关112采用射频开关芯片。

所述近端信号控制模块111通过探测输入的发射信号功率，并产生控制信号，控制近端激光器113的工作状态。近端光模块101中的近端开关112实现上下行信号的分配传输。

所述近端光模块101用于实现下行光链路的控制和上下行信号的分配传输，实现电信号的电光转换和光信号的光电转换。

本实施例中所述近端光模块101中的近端信号控制模块111传输至近端开关112中的信号，经近端开关112的端口2输出后，加载至近端激光器113上，实现电信号到光信号的转换，通过下行光纤线路102发送至远端光模块103。

如图2所示，所述近端信号控制模块111包括耦合器201、检波器202、近端比较器203、近端光功率恒定电路204；所述接入点110、耦合器201、检波器202、近端比较器203、近端光功率恒定电路204、近端激光器113依次电连接，所述近端开关112分别与耦合器201和近端比较器203电连接；

所述耦合器201为四端口元件，其中一个端口接地。当端口1作为输入端时，端口2为其直通端，端口3为其耦合端；当端口2作为输入端时，端口1为其直通端，端口3为其隔离端。所述耦合器201，用于将输入的射频信号进行分路，由直通端输出的信号加载至近端开关112，耦合器201的输出信号用于电压检测；

所述检波器202，用于对所述耦合器201的耦合端输出的信号进行检波，将该信号从交流电信号转化成直流电信号；

所述近端比较器203，用于将所述检波器202输出的直流电信号的电压大小与近端比较器203内设电压进行比较，产生检测信号；

所述近端光功率恒定电路204，根据近端比较器203产生的检测信号，控制近端激光器113的工作状态，同时稳定激光器的光功率。

本实施例中所述耦合器201，一方面将从端口1输入的射频信号分为两路，一路从直通端口3加载到近端开关112，一路从耦合端口2分配给检波器202；另一方面将从端口3输入的上行射频信号传输至端口1。检波器202接收由耦合器201端口2输出的射频交流信号，并将其转换成直流电信号。近端比较器203内设参考电压，将检波器202输出的信号电压与参考电压作比较，产生相应的控制电压控制近端开关112的导通方向，同时控制近端光功率恒定电路204的工作状态，进而控制近端激光器113是否产生光信号。

如图1所示，本实施例中所述远端光模块103包括用于将光纤传输的下行信号由光信号形式转换成电信号的远端探测器121、远端信号控制模块122、用于将由电信号形式上行信号转换成光信号远端激光器123、用于将下行信号进行放大的功率放大器124、用于对远端开关输出的上行信号进行放大的低噪声放大器125、用于进行信号上下行的交换的远端开关126，所述远端开关126采用射频开关。

所述远端探测器121的输入端通过模拟光纤线路102中的下行光纤线路与近端激光器113的输出端连接，远端探测器121的输出端通过功率放大器124与远端开关126的输入端连接；所述远端激光器123的输出端通过模拟光纤线路102中的上行光纤线路与近端探测器114的输入端连接，远端激光器123的输入端通过低噪声放大器125与远端开关126的输出端连接；所述远端开关126的另一路输出端与天线104连接；所述远端信号控制模块122输出两路控制信号，一路传输至远端开关126，一路用于控制远端激光器123，同时远端信号控制模块122与远端探测器121连接。

所述远端信号控制模块122，用于配合近端光模块101，判断信号上下行、控制上行光链路的通断，以及控制远端开关126的导通方向；所述远端光模块103用于与近端光模块101配合实现上行链路的控制和上下行信号的分配传输，实现光信号的光电转换和电信号的电光转换，以及实现射频信号的放大处理。

本实施例所述远端信号控制模块122检测远端探测器121是否接收到光信号，并产生控制信号控制远端激光器123和远端开关126的工作状态。远端探测器121接收到光信号时，远端信号控制模块122控制远端激光器123无光信号输出，远端开关126导通下行；远端探测器121未接收到光信号时，远端激光器123有光信号输出，远端开关126导通上行。即信号下行时，上行光链路断开，无光输出；反之，信号上行时，下行光链路断开，无光输出。

所述远端光模块103中的远端开关126将射频信号分成下行通道和上行通道。射频功率放大器124放大远端探测器121输出的下行信号，低噪声放大器125放大天线接收的上行信号。所述近端探测器114、远端探测器121均配置有光电转换模块，用于实现光电转换；所述近端激光器113、远端激光器123均配置有电光转换模块，用于实现电光转换。

如图3所示，本实施例所述远端信号控制模块122包括指示灯电路301、远端比较器302、远端光功率恒定电路303；

所述指示灯电路301连接远端探测器121，根据远端探测器121的工作状态，输出相应的电压信号，同时指示远端探测器121是否接收到光信号；

所述远端比较器302用于接收所述指示灯电路301提供的电压信号，将其与远端比较器302的内设电压进行比较，并产生控制电压控制所述远端光功率恒定电路303和远端开关126；

所述远端光功率恒定电路303根据远端比较器302产生的检测信号，控制近端激光器113的工作状态，同时稳定激光器的光功率。

本实施例所述远端探测器121接收到光信号时，指示灯电路301发出指示光，同时提供控制电压加载至远端比较器302。远端比较器302内设参考电压，将指示灯电路301输出的电压与参考电压作比较，产生相应的控制电压控制远端光功率恒定电路303和远端开关126的工作状态。

如图4所示，所述指示灯电路301包括npn三极管q1、q2，电阻r1、r2、r3、r4，发光二极管led；电阻r1的电阻值比电阻r2、r3、r4的电阻值高。

所述远端探测器121与npn三极管q1的基极连接，npn三极管q1的发射极通过电阻r2接地，npn三极管q1的集电极通过电阻r1接vcc，同时npn三极管q1的集电极与npn三极管q2的基极连接；

所述npn三极管q2的发射极通过电阻r4接地，npn三极管q2的集电极与发光二极管led的负极连接；所述发光二极管led的正极通过电阻r3与vcc连接；

所述远端比较器302的输入端接在npn三极管q2的基极与npn三极管q1的集电极之间。

当远端探测器121有电信号输出时，三极管q1导通，由于r1的阻值远大于r2，p点的电压接近于0，此时，三级管q2截止，发光二极管led无电流经过，处于熄灭状态。当远端探测器121无电信号输出时，三极管q1截止，r1的电流全部流向p点，p点电压升高，此时，三极管q2导通，发光二极管有电流通过，处于发光状态。

由于p点的电平值随远端探测器121的输出变化，将p点与远端比较器302相连，可让远端探测器121的输出变化影响远端比较器302的输出电平，用于控制远端激光器123和远端开关126。

本实施例所述近端信号控制模块111、近端激光器113、近端开关112、远端探测器121、远端信号控制模块122、远端激光器123、远端开关122组成上下行光链路的控制通路。

当光纤链路处于发射状态时，近端光模块101中的近端激光器113有光信号输出，所述远端信号控制模块122检测到远端探测器121接收到光信号，远端信号控制器模块122控制远端开关126接通功率放大器，即下行链路导通；同时远端信号控制模块122控制远端激光器123，使其无光信号输出，上行光纤线路断开。

当光纤链路处于接收状态时，近端光模块101中的近端激光器113无光信号输出，即下行光纤线路断开；同时远端探测器121未接受到光信号时，远端信号控制模块122远端激光器121有光信号输出，同时控制远端开关126接通低噪声放大器125，上行光链路导通。

如图5所示，信号下行时控制信号的工作流程图。自耦合器201向远端开关126方向下行的射频信号，其中一部分经过耦合器201端口2进入检波器202，检波器202将输入的射频信号从交流信号转换成直流信号，加载至近端比较器203，近端比较器203检验到该直流信号的电压大于参考值，输出高电平电压信号，控制近端开关112导通下行，同时控制近端光功率恒定电路204工作，继而激励近端激光器113工作，将由近端开关112输入的射频信号转换成光信号，然后经由下行光纤102传输至远端探测器121。远端探测器121收到光信号形式的下行信号后，将其转换成电信号，同时指示灯电路301的p点为低电平，输入远端比较器302，远端比较器302检测到该电压低于内设的参考电压，产生低电平电压信号，控制远端开关126导通下行，同时控制远端光功率恒定电路303不工作，进而控制远端激光器123无光信号输出，上行光链路断开。由此，当耦合器201端口1有信号输入时，控制电路控制下行链路连通正常工作，同时控制上行光通路断开。

如图6所示，信号上行时控制信号的工作流程图，信号上行时，耦合器201端口1无信号输入，检波器202输出的直流信号电压为低电平，加载至近端比较器203，近端比较器203检验到该直流信号的电压小于参考值，输出低电平电压信号，控制近端开关112导通上行，同时控制近端光功率恒定电路204不工作，继而控制近端激光器113无光信号输出，下行链路断开。远端探测器121未收接到光信号，影响指示灯电路301的p点产生高电平，输入远端比较器302，远端比较器302检测到该电压高于内设的参考电压，输出高电平电压信号，控制远端开关126导通上行，同时控制远端光功率恒定电路303工作，进而控制远端激光器123将低噪声放大器125输出的射频信号由电信号转换成光信号，通过光纤101发送至近端探测器114，上行光链路连通。由此，当耦合器201端口1无信号输入时，控制电路控制上行链路连通正常工作，同时控制下行光通路断开。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。